超音波による心筋と動脈壁の局所弾性特性のリアルタイム診断装置の開発に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555113
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 金井 浩 東北大学, 工学部, 助教授 (10185895)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 公典 (株)小野測器, 第2商品事業部・事業部長, 研究員 ; 手塚 文明 東北大学, 加齢医学研究所, 助教授 (60004892) ; 田中 元直 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (40006094) ; 小岩 喜郎 東北大学, 医学部, 助教授 (80091685) ; 中鉢 憲賢 東北大学, 工学部, 教授 (20006224)
• Keywords: 動脈硬化 / 心筋症 / 局所的壁弾性率 / 超音波診断 / 非侵襲的診断 / 超音波ドプラ / 脈波伝搬速度 / 微小振動計測

Research Abstract

動脈硬化や心筋梗塞による心筋異常の診断では、動脈壁や心臓壁上の数mm以下の局部における弾性的特性に関する非侵襲的評価・解明が必要であるが、従来は、形態・変位情報に基づいて診断をする手段しかなかった。そこで本研究では今年度、心臓壁も含め動脈壁上の振幅数十μmの微小振動を高精度に非侵襲計測できる方法を開発した。
まず、体内の動脈壁や心臓壁上の微小振動に関する計測結果が実時間で出力できるように装置を設計し、さらに圧力波の動脈内伝搬特性や心臓壁振動のスプクトルの算出を可能とした。
次に心電同期で切り出された短区間の波形ごとに、非定常信号のスペクトル推定法を導入し、計測された圧力波伝搬速度や心筋振動から、弾性率の評価を行った。
さらに人工心臓を用いて動脈上の脈波伝搬特性を模擬したモデルを水槽内に構成し、上で設計作製した計測診断装置の処理系全体の精度評価を行なった。
最後に剖検体から摘出した動脈血管を、上記模擬循環系に挿入し、特に血管壁上の斑点状の早期動脈硬化部位における力学的特性の局所的変化を評価し、同部位の光学顕微鏡所見と対照させた。
本研究の今年度の成果によって、全く新しい超音波計測・診断法のための装置がほぼ完成し、次年度の患者への適用実験の準備ができ、新しい循環器系の定量的計測・早期診断法として確立できる見通しが得られた。

Research Products

• [Publications] H.Kanai,k.kawabe,M.Takano,R.Murata,N.Chubachi,Y.Koiwa: "New Method dor Evaluating Local Pulse Wave Velocity by Measuring Vibrations on Arterial Wall" IEE Electronics Letters. 30. 534-536 (1994)
• [Publications] H.Kanai,T.Hori,N.Chubachi,T.Ono: "Delayed Block Transfer Function and its Application to Accurate Estimation of Transfer Function" IEEE Transactions on Signal Processing. 41. 1669-1684 (1994)
• [Publications] 村田亮治,金井 浩,中鉢憲賢,小岩喜郎,竹内康人: "動脈硬化の非侵襲的診断を目指した超音波ビームの制御による動脈壁上2点での微小振動の計測" 日本超音波医学会誌. 21. 703-711 (1994)
• [Publications] 川辺健一,村田亮治,金井 浩,中鉢憲賢,小岩喜郎: "動脈硬化の診断を目指した壁の微小振動検出によるヒトのin vivoでの動脈壁局所的脈波速度の測定" 日本音響学会誌. 51. 111-116 (1994)
• [Publications] 佐藤宏明,金井 浩,中鉢憲賢,小岩喜郎: "心臓疾患の非侵襲的診断を目指した超音波ドプラによる心臓壁微小振動の解析" 日本超音波医学会誌. 22(印刷中). (1995)
• [Publications] 高野正彦,金井 浩,中鉢憲賢,小岩喜郎、手塚文明,高橋光浩: "動脈硬化の局所診断のための血管壁上微小振動の計測と解析" 日本音響学会誌. 51. 174-181 (1995)