1996 Fiscal Year Annual Research Report
心筋の早期診断を可能とする心臓壁微小振動の超音波計測及び解析装置の開発
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08555096
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Section | 試験 |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金井 浩 東北大学, 工学部, 助教授 (10185895)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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| Keywords | 心筋弾性特性 / 心筋症 / スペクトル解析 / 超音波診断 / 非侵襲的診断 / 超音波ドプラ / 微小振動計測 / 循環器疾患 |
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| Research Abstract |
我々が既に開発した計測・解析手法と計測システムのプロトタイプは,大振幅変位のない腹部大動脈などへの適用は容易であるが,大振幅変位が重畳している心臓壁に関して計測結果と解析結果を得るためには,超音波診断装置による計測後,膨大な演算が必要であり,臨床応用はできない.そこで本年度の研究のいては、次の項目を研究開発した。
(1)既に作製された計測装置は,大振幅変位のない腹部大動脈などへは適用可能であるが,大振幅変位が重畳している心臓壁に関しては,変位運動のトラッキングが必要であり臨床応用できなかった.そこで、すでに開発した計測装置を改造し,大振幅で動いている心臓壁の位置をリアルタイムでトラッキングできる診断システムを構築し,心臓壁上の微小振動のリアルタイム計測を可能とした.
(2)本研究者が独自に開発した非定常信号のスペクトルの遷移パターンを高精度に推定できる推定法を導入し,微小振動を計測後に時間-周波数解析結果が得られるようにし,心臓壁の微小振動のリアルタイム診断システムとして完成させた.
(3)計測された心臓壁の微小振動の非定常なスペクトル解析で得られた主周波数の時間的遷移から,壁の瞬時的な弾性特性を算出するための手法を上記の診断システムに導入し,実験的に評価した.
(4)上記(1)(2)で構築した診断システムによって、動物の実際の心臓などの臓器への適用実験とヒト心臓の各部位への適用実験を行って、これまでの机上の開発では得られなかった処理の細部にわたる問題点を見い出し、解決した。
(5)分担者の小岩が属する東北大学附属病院において、上記システムを用いて、50人の正常者/患者の心臓壁振動を抽出し、精度などを評価した。
(6)上記(5)の結果をもとに,構築した診断システムの改良を行なった.
以上から、心臓壁上の微小振動のリアルタイム計測を可能とした。本年度の成果を基に、来年度は、その計測装置を東北大学附属病院でさらに多くの患者に適用し,多数のヒトの計測結果から心疾患に関する評価基準を統計的に決定し、この全く新しい循環器系の定量的計測診断法を,臨床応用可能な手法として確立させることができる見通しが得られた。
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[Publications] 近藤,小澤,金井,中鉢:"“動脈壁上の複数点における微小振動計測とスペクトル解析,"" 日本超音波医学会誌. 23・4. 271-280 (1996)
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[Publications] M. Sato, H. Kanai, N. Chubachi, H. Honda, and Y. Koiwa:"“Method for Noninvasive Estimation of Left Ventricular End Diastolic Pressure Based on Analysis of Heart Wall Vibration,"" Electronics Letters. 32・11. 949-950 (1996)
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[Publications] 木村,浅井,金井,中鉢:"“距離分解能の向上を目指した二端子対網回路の縦続逆行列による超音波トランスジューサ-の狭帯域特性の改善法,"" 日本超音波医学会誌. 23・6. 3-14 (1996)
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[Publications] 佐藤,金井,中鉢,本田,小岩:"“心臓壁の微小振動の解析による左心室拡張末期圧の非侵襲的計測,"" 日本音響学会誌. 52・9. 703-710 (1996)
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[Publications] H. Kanai, M. Sato, Y. Koiwa, and N. Chubachi:"“Transcutaneous Measurement and Spectrum Analysis of Heart Wall Vibrations,"" IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control.43・5. 791-810 (1996)
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[Publications] H. Kanai, H. Hasegawa, N. Chubachi, Y. Koiwa, and M. Tanaka:"“Noninvasive Evaluation of Local Myocardial Thickness in Heart Wall and Its Color Coded Imaging,"" IEEE Transaction on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control.44(印刷中). (1997)
