2014 Fiscal Year Annual Research Report
生体内超音波ビーム計測及び制御法を用いた低侵襲超音波診断治療統合システム
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24246035
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松本 洋一郎 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60111473)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沖田 浩平 日本大学, 生産工学部, 准教授 (20401135)
梅村 晋一郎 東北大学, 医工学研究科, 教授 (20402787)
高木 周 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30272371)
村垣 善浩 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (70210028)
光石 衛 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90183110)
葭仲 潔 独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究員 (90358341)
東 隆 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90421932)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 集束超音波治療 / 凝固モニタリング / 早期腫瘍検出 / 生体数値計算 / 音圧分布可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、５つの要素技術、（１）生体内超音波計測技術、（２）生体内超音波制御技術、（３）生体モニタリング技術、（４）生体内超音波伝搬計算技術、（５）システム評価の開発を行った。
過去２年では、散乱波からの治療ビーム可視化技術、音響放射力を用いて焦点振動を励起し凝固領域を可視化する技術、乳腺と脂肪の音速差に起因した焦点近傍の音圧分布の変化を数値シミュレーションから推定する技術の確立を行った。特に凝固モニタリングにおいては、変調周波数によって局所振動領域を制御することで、凝固開始時の微小凝固域の検出から、照射終盤の10mm程度の長さの凝固領域のサイズ推定まで、一連の凝固域の成長の様子を各フェーズに合わせて30から200Hzの変調周波数の利用により高精度なモニタリングが実現可能であることを見出した。またウサギを用いた検討により、体動や血流のある生きた組織においても、本手法の適用が可能であることを確認した。
最終年度の検討では、フィードバック実験系の構築により、撮像レート1秒、凝固サイズ10mmに対して相対誤差12%と、リアルタイム計測と精度1mmの目標をほぼ達成した。また治療ビームの可視化技術に関しては、過去2年の検討において、散乱体の不均一分布に起因する音圧分布の評価精度の低下が課題であった。これに対して散乱体分布と治療ビームの最尤推定により分離評価する手法を開発し、治療ビームの高精度計測とこれに基づいた治療ビーム制御が可能であることを確認した。生体内伝搬計測に関して、音圧と熱分布計算手法を確立した。更に担癌マウスを用いた実験により、超音波トランスデューサを5軸ロボットにより保持した新機構により、多方向からの照射により、皮膚熱傷のリスクを抑制しながら焦点における凝固域の形成が可能であることを確認し、提案したシステムの有効性と安全性の柳両立を確認することに成功した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Patent(Industrial Property Rights)] 超音波医用装置2013
Inventor(s)
東隆, 佐々木明, 青柳良佑, 高木周, 射谷和徳, 藤原圭祐他
Industrial Property Rights Holder
東隆, 佐々木明, 青柳良佑, 高木周, 射谷和徳, 藤原圭祐他
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
5590493
Filing Date
2013-05-30
Acquisition Date
2014-08-08
