Establishment of basis on 3D echo-guided beating heart surgery

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25461952
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 渡橋 和政 高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 教授 (70204295)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 喜雄 高知工科大学, 総合研究所, 教授 (50299369)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 超音波法 / 心臓手術 / 素材 / 反射 / アーチファクト

Outline of Annual Research Achievements

３Ｄエコーを用いた心臓内手術を行うにあたって、エコーで描出されやすい（エコードロップアウトやサイドローブが軽微）な表面素材、性状を決定するための基礎研究を行った。１１種類の素材を用いて３Ｄエコーで描出しながら入射角を０度から９０度に増やしたときの、３Ｄ画像における輝度の低下を測定した。同じ素材を用いて、表面形状を調べるためプレパラートを作製して、光学顕微鏡画像を撮影し、各入射角における有効な反射面の大きさの変化を測定した。加えて、各素材における入射角１０度のときのサイドローブの輝度と大きさを検討した。
エコー輝度は、入射角度の増大に伴っていずれの素材においても低下を示したが、その程度は、大きく①急峻型、②中間型、③緩徐型の分類された。表面形状における有効反射面積の変化をこのデータと比較検討したところ、①、②、③の順に有効反射面積の減少度合いが相関していた。すなわち、入射角度が大きくなっても超音波を有効に反射する面積が減少しない表面形状（なめらかで深い凹凸がある形状）が、大きな入射角でもエコーで明瞭に描出できる輝度を保つことがわかった。具体的には、和紙やフェルトの素材であった。
また、３Ｄエコーで描出するときに毛羽立ちを起こして不明瞭な描出の原因となるサイドローブに関しては、当初入射角０度のときの輝度の絶対値に相関すると考えていたが、予想に反し、③緩徐型の素材がもっともサイドローブの面積が小さく、②急峻型の素材では面積が多いことがわかった。
これらの結果から、３Ｄエコーで描出しながら心臓手術を行うための手術器械の表面の素材としては、大きな入射角度まで有効反射面積の減少しにくい形状のものがよいと考えられた。今後、その結果をもとに、３Ｄプリンターで形状を作製していく予定である。

Remarks

研究で得られた知見は、現在原著論文（英文）を作製して投稿し、査読中である。