| 研究概要 |
本研究では数値ファントムを用いた集束衝撃波胆石破砕のための数値シミュレータを開発した。シミュレータは集束衝撃波を発生する電磁誘導トランスジューサ設計のための振動解析部と非線形効果を含む音波伝搬解析部の2つの部分から構成されている。前者は,音響放射も含めた非定常応答特性を解析できるもので,磁界,弾性場,音場の連成系として軸対称有限要素法により定式化した。円形平面振動板をもつ平面型と球殻振動板をもつ集束型の2つのタイプの電磁誘導トランスジューサを考察し,さらに,集束型は開口の小さいタイプと大きなタイプの2種類について考察した。放射音圧波形,音圧空間分布などの応答特性について計算を行うとともに、2,3の実験により検証を行った。その結果,実験結果と計算結果は定性的には良く一致し,シミュレータの妥当性が検証された。音圧振幅が実験と計算で若干異なる結果となったが,これは実験装置が数値モデルを完全には模擬できなかったことが原因であろう。
非線形集束音波のための数値シミュレータは,生体内部のような不均一場の音波のふるまいを考察するためのものである。生体内部を模した数値ファントム(有限要素法,ただし2次元)を計算機上に構築し2,3の数値実験を行った。体内に胆石などのターゲットがある場合を想定し,集束超音波がターゲットでどのように散乱,回析するか計算した。その結果,1)焦点位置にターゲットがある場合は,高い破砕能力が得られる可能性がある。また,衝撃波はターゲットで十分に散乱されるため,周囲の組織は高音圧にさらされない,2)ターゲットが音軸上で焦点位置からずれた場合は,ターゲット位置での破砕能力は低下する。さらに,ターゲットで散乱されなかった音波は焦点で集束するため,周囲組織が高音圧にさらされる危険性が増す,等のことがわかった。
|
