穿刺型超音波マイクロプローブによる深部組織の高分解能イメージングと組織性状診断

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480239
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 工藤 信樹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30271638)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 匡 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助手 (80281814) ; 三神 大世 北海道大学, 医療技術短期大学部, 助教授 (90250456) ; 山本 克之 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10088867)
• Keywords: 超音波 / 広帯域 / 組織性状 / 減衰 / 組織血流 / 相関法

Research Abstract

本年度は,穿刺型超音波マイクロプローブを用いたイメージング手法に関し,以下の検討を行った.
1.生体組織の減衰機序の解明:細胞構造が超音波減衰に与える影響
生体組織の基本構成要素である細胞が超音波の減衰特性に与える影響について検討するため,赤血球を用いて作成した試料の超音波減衰特性を計測した.その結果,赤血球を生理食塩水に浮遊させた試料では,赤血球内に含まれるヘモグロビン水溶液が示す減衰特性(減衰係数が周波数の1.3乗に比例して増加する特性)と異なる減衰特性を示したのに対し,赤血球のみを取り出した試料,すなわち一般の生体組織のように細胞が密接した試料では,ヘモグロビン水溶液と同様,減衰係数が周波数の1.3乗に比例して増加する特性を示した.これより,生体組織の減衰特性は,主として細胞を構成している物質自体の特性を強く反映する一方,細胞の構造自体の影響は小さいのもと考えられた.
2.穿刺型プローブを用いた画像取得システム:in vivoでの実用性の向上
これまでに開発した画像取得システムでは,2次元の画像を取得するために振動子をパルスモー夕によりスキャンしており,画像データの取得に60秒,相関像の計算に60秒程度の時間を要したことから,体動を考慮する必要があるin vivoでの実用性に問題があると考えられた.そこで,新しい画像取得システムでは振動子を手動でスキャンし,リニアエンコーダを用いて移動量を検出して超音波パルスを発生する方式を採用し,さらにデータ収集の制御ソフトと信号処理アルゴリズムを改善することにより,画像データの取得時間を3秒,相関像計算に要する時間を3秒程度に短縮した.さらに,本システムを用いてウサギを用いたin vivo実験を行い,穿刺型超音波マイクロプローブによるイメージングの実用性が格段に向上することを確認した.

Research Products

• [Publications] Nobuki KUDO: "Observation of dynamic behaviour of microbubbles exposed to ultrasound"Proceedings of 2nd International Kyoto Symposium on Ultrasound Contrast Imaging. 41-42 (2000)
• [Publications] Kaori KURIBAYASHI: "Observation of the behavior of microbubble exposed to ultrasound using a high-speed camera"Proceedings of the 5th Heart Centre European Symposium on Ultrasound Contrast Imaging. 29-32 (2000)
• [Publications] Keiko NISHIHARA: "Usefulness of early diastolic flow propagation velocity measured by color Mmode Doppler technique for the assessment of left ventricular diastolic function in patients with hypertrophic cardiomyopathy"Journal of American Society of Echocardiography. 13. 801-808 (2000)
• [Publications] 中島憲一郎: "生体組織の超音波減衰に関する基礎的検討-生体組織の構造とタンパク質成分の影響-"日本超音波医学会基礎技術研究会資料. 100(1). 7-12 (2000)
• [Publications] 工藤信樹: "超音波照射下における水中微小気泡のふるまいの観察"日本超音波医学会基礎技術研究部会資料. 100(2). 11-14 (2000)
• [Publications] 中村和明: "超音波変調光による生体の光イメージングに関する基礎的検討"2000年度第1回生体情報の可視化技術研究会資料. (2000)
• [Publications] 中村和明: "超音波変調光による生体の光イメージングに関する基礎的検討(III)-後方散乱光の応用と変調光検出感度の向上-"日本超音波医学会基礎技術研究会資料. 100(4). 26-29 (2000)
• [Publications] 中村和明: "音響光学効果を用いた生体の光イメージングに関する基礎的検討"北海道工業大学研究紀要. 29(印刷中). (2001)
• [Publications] 工藤信樹(分担執筆): "新超音波医学 第1巻「超音波の基礎」"医学書院. 246 (2000)
• [Publications] 工藤信樹(分担執筆): "造影超音波ガイドブック「気泡の物理学」"金原出版(印刷中). (2001)