音響放射圧の力学応答に基づく超音波断層撮影システムの開発
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22K04135
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
野村 英之 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (90334763)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 音響放射圧 / 振動 / 過渡応答 / 音響イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
医療現場では超音波エコー法で体内の観察が行われる．一方，超音波エコー法は病状の進行度評価や，断層像の取得が不得意である．本研究では音波による直流的な力である音響放射圧を利用し，病状の進行度を力学的特徴で表す超音波断層像撮影システムを開発する．そのために(1)物体内の特定位置のみを超音波の放射圧で加振する技術，(2)放射圧加振によって過渡振動応答を発生させる技術，(3)過渡応答から共振周波数と減衰時定数，弾性率，粘性率といった力学特徴量を推定し，画像化する技術の確立を行う．超音波エコー法が病変位置のみを示すのに対し，本手法の実現は病状進行度の断層像取得を可能にする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
音波による直流的な力である音響放射圧を用いた超音波画像法として，Vibro-acoustogrpahy (VA)法がある．VA法は変調超音波による動的放射圧加振によって対象を振動させ，そこからの音響放射をハイドロホン(水中用の音響センサ)で取得する方法である．本研究はVA法を応用し，医療分野における人体内部の力学的特性の定量的超音波断層撮影システムの開発目指す．そのプロトタイプ開発にあたり，(1)集束超音波による音響放射圧で，固体内部の特定位置を局所的に加振する方法，(2)放射圧加振による過渡応答から共振周波数と減衰特性を取得，さら振動から弾性率や粘性率といった力学的特徴を推定する方法の実現を目指す．特に2022年度は、過渡応答法(提案法)と定常応答法(従来法)の比較を行い、提案法が対象物の特徴を計測するのに適当かどうかの実験的評価を行った。
まず、アルミニウム箔を対象として、その振動の周波数特性を従来法で取得した。その後、提案法で同特性を測定し、比較を行った。その結果、提案法は従来法と同様なモード周波数の測定が短時間で可能であることがわかった。その上、提案法は周波数特性の時間的な変動をモニタリングできるメリットを持つことがわかった。さらに、欠損としてスリットを含むアルミニウム箔を対象として、欠損の可視化を行った。従来法は欠損に適した周波数の選択が必要であったが、提案法はその問題が改善された。ただし、全体的に信号レベルが低くなる問題が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、提案手法を有効に利用するための音源の設計と評価を計画していたが、物品購入スケジュールの関係から次年度へ見送ることとした。その代わりに提案手法の有効性を前倒して実施し、その有効性を書くにした。以上の理由から、現状では「やや遅れている」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は当初の2022年度の予定である音源の設計と評価を行う。また、同時に力学的特性推定法の検討を進めていく。これは、質量やスティフネスなどの力学的特性を変化させて実験を行うことで検討する。また、力学的モデルを立て、そのモデルに基づいて特徴の推定を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
