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2017 Fiscal Year Research-status Report

超音波治療における生体の3次元変動追従型治療領域検出システムの開発

Research Project

Project/Area Number 16K16404
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

高木 亮  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (20771885)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords強力集束超音波治療 / 1.5D超音波アレイプローブ
Outline of Annual Research Achievements

1.5D超音波アレイトランスデューサのプロトタイプを試作し、その性能評価および有用性の評価を行った。前年度に行っていた音場シミュレーション結果とプロトタイプによる実測結果の比較を行い、その違い等について詳細な検討を行った。結果として、前年度の音場シミュレーション通りの音場実測結果が得られた。また、本プロトタイプを用いて超音波治療モニタリングを行い、有用性評価も行った。従来不可能であった、超音波イメージングプローブのスライス方向の変位追従を可能にしながら、強力集束超音波治療中の組織変化をモニタリングすることができた。本新規プローブにより、従来の1Dプローブの約3倍のスライス方向変位追従を可能にできた。1.5D超音波プローブのプロトタイプ開発により、本研究の目的の一つである、「呼吸振動時の超音波治療モニタリング」を可能にすることできた。本研究により、今まで不可能だった、ランダムな呼吸振動時においても超音波治療モニタリングを行いながら治療できる画期的な技術を創出することができた。本技術により、超音波治療のより複雑な系への適用が期待できる。
平成30年度は、本プロトタイプの超音波プローブの画像再構成アルゴリズムを検討し、キャビテーションや沸騰気泡が治療中に生じた場合にも、治療領域のみを検出・可視化できる技術や、治療中の治療用超音波ノイズを除去する新規アルゴリズム開発を行い、より実用的に有用な超音波治療モニタリングシステムを検討していく予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画当初の予定であった、新規1.5D超音波アレイプローブの試作と音場シミュレーションの比較を行い、性能評価を行った。その点において、計画通りに進捗していると考えられる。また、計画にある通り、本プローブを用いた強力集束超音波治療モニタリングへの適用も実施しており、本プローブの実用的有用性の検討にも着手している点において、おおむね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度は、主に、超音波画像を生成する画像処理アルゴリズムの研究開発に取り組む予定である。現状では、超音波治療時に治療用超音波ノイズが超音波画像に被ってしまい、確実な治療モニタリングができない。そこで、より実用的に有用なノイズ低減アルゴリズムを本プローブに実装し、ノイズを除去しながら、より複雑な治療系でも適用できる、強靭な超音波治療モニタリングシステムの構築を目指していきたい。

Causes of Carryover

昨年度予定していた研究ディスカッションを今年度行う計画に変更し、本年度、研究ディスカッションのための出張費用に使用する予定である。

  • Research Products

    (14 results)

All 2018 2017

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 6 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Development of real-time three-dimensional photoacoustic imaging system employing spherically curved array transducer2017

    • Author(s)
      R. Nagaoka, T. Tabata, R. Takagi, S. Yoshizawa, S. Umemura, and Y. Saijo
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control

      Volume: 64 Pages: 1223-1233

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simulation of optical propagation based on wave optics for phase retrieval in shadowgraph of ultrasonic field2017

    • Author(s)
      H. Hanayama, T. Nakamura, R. Takagi, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Pages: 07JC13 1-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Basic study on ultrasonic monitoring using 1.5-dimensional ultrasound phased array for ultrasound-guided high-intensity focused ultrasound treatment2017

    • Author(s)
      R. Takagi, R. Iwasaki, K. Tomiyasu, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Pages: 07JF22 1-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Prediction of thermal coagulation from the instantaneous strain distribution induced by high-intensity focused ultrasound2017

    • Author(s)
      R. Iwasaki, R. Takagi, K. Tomiyasu, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Pages: 07JF23 1-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Simultaneous observation of cavitation bubbles generated in biological tissue by high-speed optical and acoustic imaging methods2017

    • Author(s)
      K. Suzuki, R. Iwasaki, R. Takagi, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Pages: 07JF27 1-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Control of treatment size in cavitation-enhanced high-intensity focused ultrasound using radio-frequency echo signals2017

    • Author(s)
      K. Tomiyasu, R. Takagi, R. Iwasaki, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Pages: 07JF28 1-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Enhancement of High-Intensity Focused Ultrasound Heating by Short-Pulse Generated Cavitation2017

    • Author(s)
      S. Yoshizawa, R. Takagi, and S. Umemura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 7 Pages: 288 1-20

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] HIFU治療における定在波抑制照射法による 領域外のキャビテーション気泡発生の影響2017

    • Author(s)
      坂本 和広、高木 亮、吉澤晋、梅村晋一郎
    • Journal Title

      信学技報(IECE Technical Report)

      Volume: 1 Pages: 1-5

  • [Journal Article] Reduction of Potential Side Effects Outside Focal Region by Suppressing Standing Waves in Cavitation Enhanced High-Intensity Focused Ultrasound Treatment2017

    • Author(s)
      K. Sakamoto, D. Mashiko, R. Takagi, S. Yoshizawa and S. Umemura
    • Journal Title

      Proceedings paper of USE2017

      Volume: 38 Pages: 1-2

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] モジュール組み込みによる超音波照射装置の開発2018

    • Author(s)
      葭仲 潔、竹内 秀樹、高木 亮、新田 尚隆、佐々木 明、大谷 修司、小関 義彦
    • Organizer
      つくば医工連携フォーラム2018
  • [Presentation] Basic Study on Ultrasonic Tissue Monitoring Using 1.5-Dimensional Ultrasound Phased Array for Ultrasound-Guided High Intensity Focused Ultrasound Treatment2017

    • Author(s)
      R. Takagi, S. Yoshizawa, S. Umemura
    • Organizer
      2017 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS2017)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reduction of Potential Side Effects Outside Focal Region by Suppressing Standing Waves in Cavitation Enhanced High-Intensity Focused Ultrasound Treatment2017

    • Author(s)
      K. Sakamoto, D. Mashiko, R. Takagi, S. Yoshizawa and S. Umemura
    • Organizer
      The 38th Symposium on UltraSonic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] HIFU治療における定在波抑制照射法による 領域外のキャビテーション気泡発生の影響2017

    • Author(s)
      坂本 和広,、高木 亮、 吉澤晋、梅村晋一郎
    • Organizer
      電子情報通信学会 超音波研究会
  • [Presentation] キャビテーション気泡援用HIFUにおける定在波抑制照射法の有効性2017

    • Author(s)
      吉澤晋、坂本和広、益子大作、岩崎亮祐、高木 亮、梅村晋一郎
    • Organizer
      第 16 回日本超音波治療研究会(JSTU 2017)

URL: 

Published: 2018-12-17  

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