2018 Fiscal Year Research-status Report
Accurate functional imaging of artery using ultrafast ultrasound
| Project/Area Number |
18KK0110
|
|---|
| Research Institution | University of Toyama |
|---|
Principal Investigator |
長谷川 英之 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (00344698)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉木 潔 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (20435928)
長岡 亮 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 特命助教 (60781648)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
|
| Keywords | 超音波 / 超高速イメージング / 血管動態 / 循環器 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，本研究プロジェクト初年度として，研究開発内容の詳細について海外共同研究者と打ち合わせを行うとともに，日本側研究代表者および研究分担者が海外共同研究者の研究室（スウェーデン ルンド大学）を訪問しキックオフミーティングを開催し，相互の研究内容や研究環境について情報交換を行った．
本年度の研究開発内容として，今後血管壁や血流の動態を計測するために必須となる計測対象の移動変位・速度の推定法に関する検討を進め，従来主に変位・速度推定法として用いられているスペックルトラッキング法の精度を向上させる方法を開発した．本研究では，超高速超音波イメージングにより得られる毎秒数千枚の超音波断層像を処理する必要があるため，計算効率も考慮する必要がある．日本側研究グループ，海外共同研究者グループともに，受信超音波信号の位相や周波数を用いた変位・速度推定法の開発を行っているため，今後は双方の手法の特性を詳細に検討し，最適な手法を開発する．
また，本研究では血管壁長軸方向変位・ひずみや血流により血管壁内腔境界に生じるずり応力，動脈壁を養う微小血管vasa vasorumの描出などを目的としているため，それら計測法の評価を行うためのファントムの製作方法について検討を開始した．血管壁のように変形を発生させる必要があるため，適切な弾性を有する材料や，その材料を用いたファントム作成方法に関する情報交換を行った．血流により発生するずり応力を，様々な血管形状について実験的に検討することは困難であるため，流体シミュレーション等も活用することとした．動脈壁を養う微小血管vasa vasorumの描出法については，vasa vasorumは直径0.1 mm以下と微小であることから，それを模擬するファントムの製作方法を今後研究開発することとした．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究において必須となる，超音波信号を用いた計測対象の移動変位・速度の推定方法に関する新たな知見を既に得ており，また，本研究における各種計測・イメージング法の評価に必要なファントムについても既に検討を開始しており，おおむね順調に進展していると言える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまで血管壁移動変位・速度の推定に用いていたスペックルトラッキング法は，2枚の超音波断層像の類似度関数を算出して変位量を決定するため，類似度関数の離散算出間隔，つまり超音波断層像のピクセル分解能以下の変位を推定するためには補間が必要であり，計算負荷は大きい．特に本研究で使用する超高速超音波イメージングでは秒間数千枚の断層像を処理する必要があるため，計算効率の向上が必要である．日本側研究グループ，海外共同研究者グループともに，超音波信号の位相や周波数を用いた，補間を要しない変位・速度推定法の開発を進めているため，今後はそれら手法の特性の検討，精度等の比較などを行い，最適な手法を開発する．
また，日本側研究グループ，海外共同研究者グループそれぞれが所有する超音波計測システムの仕様について確認し，相違点も明らかとなったため，それら仕様のもとで同様な超高速超音波イメージングを実現できる送受信シーケンス，ビームフォーミング法について日本側研究グループが検討を行う．海外共同研究者グループは血管壁長軸方向変位・ひずみおよび動脈壁を養う微小血管vasa vasorumを模擬するファントムの製作方法について検討を進める．日本側研究グループが検討を行う超高速イメージングを，海外共同研究者グループが所有する超音波計測システムに実装し，海外共同研究者グループが製作するファントムのテストを行うため，日本側研究グループが海外共同研究者グループに滞在して共同で実験を行う．また，日本側研究グループは構造力学，流体力学に基づく血管壁および血流のシミュレーション環境の構築を進める．
|
