Low-intensity ultrasound imaging for high-sensitivity nanobubbles detection

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K20706
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Koda Ren 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (40734273)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 超音波援用ドラッグデリバリシステム / ナノバブル / 高感度検出 / パルスインバージョン

Outline of Final Research Achievements

In the ultrasound-mediated drug delivery systems (US-DDSs), which controls the drug concentration in the living body, there is a concern that the detection sensitivity will decrease due to the application of nanobubbles and low-sound-pressure ultrasound transmission. In this research, we have developed a method to apply a new pulse inversion method (called time division PI method) that shortens the time interval of ultrasonic pulse inversion transmission from the conventional millisecond order to the microsecond order. As a result, it was confirmed that even though the sound pressure was about 1/5, the sensitivity was 100 times higher than that of the conventional B-mode observation method, and it was shown that it was also effective in detecting nanobubbles.

Free Research Field

超音波工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本手法の特徴であるマイクロ秒オーダーの反転送信の複数回加算により、従来のBモード観測法に比べ1/5の音圧で100倍高い感度をもつことを確認した。低音圧超音波送信に伴う低出力化により新たな応用が考えらえれる。低音圧化が達成されれば製薬分野での気泡製剤開発の発展に寄与するだけでなく、近年骨折治療などで注目されている低音圧超音波治療への応用が可能となり、低出力・高感度な「新たな検出法」を開発・実現する可能性がある。今後の発展により、ナノサイズ化した気泡を破壊することなく深部癌の超早期発見が可能になるなど、気泡観測だけでなく、革新的な治療診断技術創出を拓く基盤技術になる。