2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of 3D acoustic CT with multi-channel phonocardiogram for lung lesion detection

Research Project

Project/Area Number	21K19880
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	西條芳文東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	芳賀洋一東北大学, 医工学研究科, 教授 (00282096)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Keywords	心音図 / 音響CT / 新型コロナウイルス / 肺
Outline of Annual Research Achievements	心臓、肺実質の2種類の組織から構成される単純胸部モデルにおいて、心臓の中心を点音源とする中心周波数50 Hz、持続時間100 msの心音が周囲の肺実質および胸郭を通過し、体表に装着した32個の心音センサで受信されるマルチチャンネル心音計測を想定した。心臓の音速を1560 m/s、肺実質の音速を40 m/s、胸郭の音速を1580 m/sと仮定したときに、心音の伝搬経路の音速を考慮し各センサで受信されるバーチャル心音信号をシミュレーションした。次いで、全バーチャル心音信号に逆問題の解法を応用することで、胸部の音速分布を再構成し、かつ点音源の位置が1点に収束するような計算アルゴリズムを確立した。さらに、胸部の各臓器の音速と形態から心音の伝達シミュレーションを行い、音速分布の再構築アルゴリズムを検証した。マルチチャンネル心音計測に用いる心音センサとして、医療用心音・呼吸音マイクロホンを使用し、8チャンネルのプリアンプ4台を用いて32チャンネルの心音を増幅後、64チャンネル同時受信可能なオーディオインターフェイスを通じて、心電図トリガとともに解析用ワークステーションに入力することで、マルチチャンネル心音計測システムを構築した。さらに、プリアンプを4台追加導入することで、64チャンネルの心音を同時取得可能なシステムにアップグレードした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 令和４年度に購入予定のプリアンプについては令和４年４月に注文したが、半導体供給不足により製品の納入が令和５年２月まで遅れ、令和４年度中に研究が終了できなかった。
Strategy for Future Research Activity	令和５年度には早々にシステム構築を完成させ、当初計画していた32チャンネルから64チャンネルにアップグレードしたシステムにアップグレードし、詳細な計測を行う予定である。
Causes of Carryover	令和４年４月に注文した機器が、半導体供給不足のため令和５年２月に納入されたため、その後の研究が終了できなかった。令和５年度には当初計画の32チャンネルよりもさらに高精度の画像構築が可能な64チャンネルの心音計測システムと新たに開発するMEMS型マイクロフォンによりシステムを完成させる計画である。