2020 Fiscal Year Annual Research Report
High-precision measurement of in vivo elasticity distribution by advanced mathematical analysis and ultrasonic
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17K01406
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Research Institution | University of Toyama |
Principal Investigator |
佐藤 雅弘 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (90132563)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 英之 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (00344698)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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Keywords | 弾性波動 / ずれ弾性波 / 生体 / 有限差分時間領域法 / ずれ波速度計測 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は,心臓の拍動により肝臓内に発生した弾性ずり波を超音波で計測し.その結果を肝臓の病気(肝硬変など)診断に利用することを目的とする.肝臓内の弾性的性質の不均一性により,ずり波がどのように伝搬するかを検討するため,有限差分時間領域法(FDTD法)による数値解析を行う.これまで,ずり波速度の異なる2媒質境界間でのずり波の反射,屈折特性をFDTD法により解析した.さらに,擬似境界波(ずり波速度の遅い媒質に波動エネルギーが漏れ出る漏洩境界波)の存在が確認された. 本年度は,肝臓内の線維化組織を伝搬するずり波を解析した.肝線維構造は,肝臓をずり波の波長より十分小さい矩形領域に分割し,領域にバイナリデータ (0,1) を割り振ることで構成する.線維化により硬化した部分を1とし,0の部分が正常肝細胞である.ここでは正常部位のずり波速度を1m/sとした.また,データの不連続性を避けるため,5×5マスの値を使って全体を平滑化し,その中心をマスの値とした.各マスの値を25で割って和をとり,平均値を中央のマスの値とした.ずり波の位相速度に関連しそうなパラメータは,線維化組織のずり波速度と波長(周波数)の二つと考える.そこでその二つを種々変えて,位相速度がどうなるか調べた.線維化した肝臓を2次元長方形領域とし,上下面は対称条件を課し,左面にずり応力の正弦波1周期(ハン窓をかけたもの)を与えた.これで,ずり平面波が長さ(左から右)方法に伝搬する.線維化部分の横波速度を2~5m/sの4通りとし,周波数を5~60Hzまで5Hz刻みで変えて計算した.長さ方向2点を取り,それらの点での時間波形の位相差からずり波速度を推定した.周波数が変化しても位相速度は数%しか変わらなかった.一方,位相速度の値は「正常部と線維化部分の速度平均」より約1.1~1.2倍ほど高かった.
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Research Products
(2 results)