2022 Fiscal Year Annual Research Report
Ultrasonic visualization of thoracic vertebrae for supporting epidural anesthesia
| Project/Area Number |
20H02156
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
金井 浩 東北大学, 工学研究科, 教授 (10185895)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 元孝 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (00333865)
山内 正憲 東北大学, 医学系研究科, 教授 (00404723)
大西 詠子 東北大学, 大学病院, 助教 (10822265)
森 翔平 東北大学, 工学研究科, 助教 (50815149)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 硬膜外麻酔 / 胸椎間隙 / 超音波医学 / 散乱特性 / 反射特性 / 可視化 / 散乱角特性 / 超音波プローブ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
皮膚表面から胸椎間隙へ麻酔針を穿刺する硬膜外麻酔においては，間隙が狭く，棘突起が伸びていることから，適切な位置への穿刺が困難である．臨床では，穿刺位置を確認するために，超音波を用いることがあるが，画像において，超音波を散乱する筋肉と，超音波を反射する骨の描出を区別できないため，穿刺位置の描出が不鮮明である．先行研究では，遅延加算処理前の各素子で得られる生の受信信号から散乱と反射の違いを検討し，骨のような反射体からの反射波が，各素子データにおいて時間方向に広がることを利用した方法を提案している．しかし，この方法は，時間方向に幅を持った領域で受信パワーを平均化していることから，ある観測点におけるパワーを求める際に，それ以外の対象物からの反射波の影響が重畳し，空間分解能が低下するという課題があった．そこで本研究では，以下の2つを目的とした．(1)各素子の包絡線振幅の瞬時値から求めた振幅角度特性から，散乱と反射の違いを特定する．(2)散乱と反射の振幅角度特性の違いを用いて，描出において筋肉を抑制し，骨を強調することで，胸椎間隙を鮮鋭化する．
本手法は，散乱と反射で振幅角度特性が異なることを利用して，胸椎を鮮鋭に描出する．ある点で計測した振幅角度特性に対して，水槽実験で得られた散乱特性，反射特性群を参照することで，対象物が散乱体か反射体かを推定する．計測データと参照データを比較するために，2乗平均平方根誤差 (RMSE) を用いた．この方法を，水槽実験とin vivo実験へ適用した．
その結果，振幅角度特性の角度依存性が，散乱で小さく反射で大きいこと，また反射の振幅角度特性が反射体の傾きに依存することを見出した．上記を用いた胸椎描出法を提案し，in vivo実験によって本手法の有用性を示すことができた．
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
