Development of 3D acoustic CT with multi-channel phonocardiogram for lung lesion detection
| Project/Area Number |
21K19880
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
西條 芳文 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芳賀 洋一 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00282096)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | 心音図 / 音響CT / 新型コロナウイルス / 肺 |
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| Outline of Research at the Start |
特別な設備・技術を要さずに安全・簡便に施行でき、かつX線CT検査に匹敵する局所病変検出能のある肺のイメージング手法は、新型コロナウイルス感染のみならず、高齢化社会における老健施設や在宅介護における誤嚥性肺炎の早期診断法としてもその適用範囲は広い。本研究では、心臓で発生した心音を体表に装着した多数の心音センサで同時受信し、逆問題の解法を適用することで、外部からの入力なしに肺内での音速分布を可視化する３次元音響CTを開発し、肺の局所病変が検出可能な計測技術を開発することを目的とする。本研究後には、センサ数の増減により３次元音響CTの高画質化あるいは在宅モニタリング等の臨床応用を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
心臓、肺実質の2種類の組織から構成される単純胸部モデルにおいて、心臓の中心を点音源とする中心周波数50 Hz、持続時間100 msの心音が周囲の肺実質および胸郭を通過し、体表に装着した32個の心音センサで受信されるマルチチャンネル心音計測を想定した。心臓の音速を1560 m/s、肺実質の音速を40 m/s、胸郭の音速を1580 m/sと仮定したときに、心音の伝搬経路の音速を考慮し各センサで受信されるバーチャル心音信号をシミュレーションした。次いで、全バーチャル心音信号に逆問題の解法を応用することで、胸部の音速分布を再構成し、かつ点音源の位置が1点に収束するような計算アルゴリズムを確立した。
さらに、胸部の各臓器の音速と形態から心音の伝達シミュレーションを行い、音速分布の再構築アルゴリズムを検証した。
マルチチャンネル心音計測に用いる心音センサとして、医療用心音・呼吸音マイクロホンを使用し、8チャンネルのプリアンプ4台を用いて32チャンネルの心音を増幅後、64チャンネル同時受信可能なオーディオインターフェイスを通じて、心電図トリガとともに解析用ワークステーションに入力することで、マルチチャンネル心音計測システムを構築した。さらに、プリアンプを4台追加導入することで、64チャンネルの心音を同時取得可能なシステムにアップグレードした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和４年度に購入予定のプリアンプについては令和４年４月に注文したが、半導体供給不足により製品の納入が令和５年２月まで遅れ、令和４年度中に研究が終了できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和５年度には早々にシステム構築を完成させ、当初計画していた32チャンネルから64チャンネルにアップグレードしたシステムにアップグレードし、詳細な計測を行う予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
