超音波触覚心臓カテーテルによる心筋粘弾性リアルタイム計測に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08458296
• Research Institution: NATIONAL CARDIOVASCULAR CENTER RESEARCH INSTITUTE
• Principal Investigator: 辻 隆之 国立循環器病センター研究所, 実験治療開発部, 部長 (00075764)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾股 定夫 日本大学, 工学部, 教授 (90060186) ; 藤里 俊哉 国立循環器病センター研究所, 実験治療開発部, 室員 (60270732) ; 宮脇 富士夫 国立循環器病センター研究所, 実験治療開発部, 室長 (50174222)
• Keywords: 超音波触覚センサ / マイクロセンサ / 超音波触覚心臓カテーテル / リアルタイム / 心筋粘弾性 / 心臓カテーテル検査

Research Abstract

硬さ(粘弾性)の計測は従来ヒトの圧覚センサを用いて行われているが、機械装置による定量的評価法は様々試みられてきたが、今回、新しい原理に基づく超音波装置を開発し、それを生体組織に応用した。すなわち、カテーテル様の本センサは200kHzの超音波を発振する直径12mm、長さ40mmの円筒形の圧電セラミックスPZT(ジルコン酸チタン鉛)とPZT振動検出素子が内蔵されている。検出素子からの出力信号を増幅して振動子の入力端子に強制帰還させて、振動子の共振周波数で発信する発信回路系としたものである。
シリコーン含有量の異なる各種シリコーンゴム薄膜を用いて信号出力特性を検討した。さらにイヌを用いてin vivoで骨格筋、一腎臓、脾臓、肝臓を計測した。
その結果、シリコーンゴム板ではシリコーン含量が少ない柔らかいものほど周波数シフト(Δf)が負に増大する傾向を示し、その値はセンサ先端にかかる負加圧に依存した。イヌ組織の場合、骨格筋>腎臓>脾臓>肝臓の順に柔らかくなった。拍動するイヌ心臓内に経心房性にカテーテルを挿入し心室内壁にセンサを接触させると、収縮期に高いピークを示す信号が計測できたが、センサに加わる壁運動によるカテーテル先端のセンサへの迫圧と心筋自体の粘弾性変化分を信号から分離できなかったため、心筋固有の粘弾性の経時特性を定量できなかった。
経動脈性に本カテーテルを挿入するとイヌ心室内壁から信号が得られたが、収縮期の心室壁運動によるセンサへの圧迫の影響と心筋自体の粘弾性変化とを分離できなかった。

Research Products

• [Publications] 村田正典 辻 隆之、ほか: "超音波触覚センサーによるイヌ骨格筋虚血のリアルタイム評価" 日本機械学会第9回バイオエンジニアリング学術講習会. 210. 71-71 (1997)
• [Publications] Murata M,Tsuji T,et al.: "Measurement of stiffness of silicon and in vivo organs with an ultrasonic tactile sensor" Proceedings of 3rd Far-Eastern Symposium on Biomedical Materials. 103-103 (1997)
• [Publications] Murata M,Tsuji T,et al.: "Measurement of stiffness of organs in vivo with an ultrasonic tactile sensor" Proceedngs of World Congress on Medical Physics and Biomadical Engineering. 132-132 (1997)
• [Publications] 村田 正典、辻 隆之、ほか: "超音波触覚カテーテルによるイヌ左室壁粘弾性のリアルタイム計測" 第34回日本ME学会. 63. 227-227 (1996)
• [Publications] 村田正典、辻 隆之、ほか: "リモートサージェリのための触覚センサーによるイヌ in vivo臓器のリアルタイム評価" 第5回日本コンピュータ外科学会. VIII(5). 109-110 (1996)