2016 Fiscal Year Research-status Report
異常血管位置検出のための電波型腹腔鏡アンテナシステムの開発
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15K13990
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
藤本 孝文 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (40264204)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 俊幸 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (50202172)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 平面アンテナ / アレイアンテナ / 腹腔鏡 / ファントム / 合成開口処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
提案する電波型腹腔鏡アンテナシステムは，①小型アレイアンテナ ②受信信号を用いた血管位置検出用数値計算プログラム ③実験用ファントム を作成する必要がある。
①小型アレイアンテナの開発 ： 昨年度に続きアンテナシステムの開発を行った．設計したアンテナシステムは，中央に1つの送信アンテナ，その周りに4つの受信アンテナを配置した構造となる．アンテナには，小型化が可能な平面アンテナであるマイクロストリップアンテナを使用している．シミュレーションにより送信アンテナの向き（偏波面）と受信電界の関係を調べ，提案するシステムにおいても偏波面を考慮したアンテナ配置の必要性を示し，アンテナの改良を行った．更に，脂肪中に置かれた血管の反射波から減算処理を行うことにより血管のみの反射による受信レベルを計算した．その結果，血管からの反射波の受信レベルは-30dBから-40dB程度であり，改良したアンテナで血管位置検出が可能であることを確認した．
②受信信号を用いた血管位置検出用数値計算プログラム ： 合成開口処理および双曲線探査法の脂肪中血管を模擬した数値計算モデルの理論式を導出した．
③脂肪および血管ファントムによる実験 ： 昨年度に完成した脂肪および血管ファントムを用いた血管検出の実験を行った．アンテナには送信1つ，受信1つのビバルディアンテナを使用している．血管モデルには直線状のものと、また途中から枝分かれした血管ファントムを使用した．実験の結果，アンテナの偏波面を血管と並行に配置した場合，血管からの反射レベルが大きく，また枝分かれしたモデルにおいても，血管検出が可能であることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本プロジェクト2年目の予定では、①アンテナアレイの完成、②受信信号を用いた血管位置検出用数値計算プログラムの完成、③血管ファントムの完成であった。①のアンテナの開発では、1年目で設計したアンテナの改良を行い，シミュレーションによる設計まで終了した．現在試作の準備を行っている．②の血管位置検出用数値計算プログラムでは、合成開口処理と新しく追加した手法の双曲線探査法の理論確立まで終了している．また、ファントムに関しては予定通り、血管ファントム，脂肪ファントム作成を終了している。このように、研究は概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度にあたる本年度は、アレイアンテナ，ファントム，血管位置検出用数値計算プログラムを完成させ、これらを用いた血管位置検出の実験を行う予定である．ファントムに関しては研究協力機関の長崎大学医学部からの依頼で「胃」のファントムを追加作成する．したがって，実験では，ア）血管が埋もれた脂肪の両面が自由空間の場合 イ）血管が埋もれた脂肪の片面が自由空間、もう片面に胃が配置された場合 の2つのモデルで行う予定である．血管位置検出理論としては合成開口処理を使用する予定であったが，提案する腹腔鏡の実際の使用法を考慮した場合，双曲線探査法が合成開口処理法より適していると思われる．そこで，双曲線探査法を用いた数値計算プログラムの作成を優先的に行う．
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