動脈硬化の非侵襲的診断を目指した動脈壁上の振動伝搬特性の計測と壁の弾性特性の評価

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05750389
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 金井 浩 東北大学, 工学部, 助教授 (10185895)
• Keywords: 動脈硬化 / 非侵襲的診断 / 脈波伝搬特性 / 弾性特性 / 微小振動計測 / 超音波ドプラ / スペマトル解析 / 早期診断

Research Abstract

高齢化社会の到来とともに、心筋梗塞等の循環器疾患や、脳梗塞等の脳疾患の増加が大問題になりつつあるが、その主因には、動脈硬化症の急増がある。動脈硬化は30代以前から進行すると言われ、発病前の早期段階での無症候性動脈硬化の診断技術や、孤児の硬化の経時変化の計測技術の開発が、早期治療や循環器疾患の予防制圧に必要不可欠となる。本研究では、大動脈壁上の微小振動を、心臓の大振幅拍動の影響を受けずに計測し、その振動の詳細な解析から、大動脈壁上の波動伝搬特性や弾性特性の直接的評価を行い、早期動脈硬化の新しい非侵襲的診断法法としての可能性を示している。その為、1.動脈壁の微小振動の新しい計測装置の作製を行って、心臓に近い大動脈上の2点での微小振動の高精度計測を世界で初めて可能とした。2.信号処理による動脈壁の弾性特性の評価方法の開発を行って、動脈壁の微小振動の計測結果に対して、心周期各相ごとの動脈壁の波動伝搬特性が得られることを示した。心臓や動脈は一泊中でも刻々と状態変化をしている為、従来の手法を適用できない点から、本研究成果の意義は大きい。3.動脈上の脈波伝搬特性を模議したモデルを水槽内に構成し、1.と2.で作製した超音波計測装置によって、机上では得られなかった処理細部にわたる検討と裏付け実験を行った。4.上記の診断・評価装置を用いて、正常者の対内各部の動脈壁上の微小振動波形と波動伝搬特性を計測し、部位ごとの動脈壁の弾性特性の比較を行った。
本研究により、従来は評価できなかった、動脈壁組織の弾性的特性など、全く新しい情報が悲観血的に体表から決定できるようになり、動脈硬化の発生範囲、その程度に関する定量的な診断情報を非侵襲的に得ることが可能であることが示された。この成果は、循環器の各種疾患の診断・治療・進行予防の分野に大きな意義を持つ。

Research Products

• [Publications] K.Kawabe,H.Kanai,N.Chubachi: ""Accuracy Evaluation in Ultraconic-Doppler-Based Measurement of Small Vibrations for Acoustical Diagnosis of the Aortic Wall,"" Electronics Letters. 29. 915-916 (1993)
• [Publications] 金井 浩,中鉢憲賢: ""低いSN比の下で離散的フーリエ変換による周波数分析における偏り誤差と分散の理論解析"" 日本音響学会誌. 49. 763-774 (1993)
• [Publications] H.Kanai,H.Satoh,K.Hirose,N.Chubachi: ""A New Method for Measuring Small Local Vibrations in the Heart Using Ultrasound,"" IEEE Transactions on Biomedical Engineering.". 40. 1233-1242 (1993)
• [Publications] 佐藤宏明,金井浩,中鉢憲賢: ""ダイナミックプログラミングを用いた心臓壁面運動のトラッキングによる心臓壁の微小な振動計測,"" 日本音響学会誌. 50. 11-21 (1994)
• [Publications] 朴 茂薫,金井浩,中鉢憲賢: ""超音波ドプラ法による加振時の骨の曲げ振動伝搬速度の計測,"" 日本音響学会誌. 50. 103-109 (1994)
• [Publications] H.Kanai,T.Hori,N.Chubachi,T.Ono: ""Delayed Block Transfer Function and its Applocation to Accurate Estimation of Transfer Function,"" IEEE Transactions on Signal Processing. 41 発表予定. (1994)