| 研究課題/領域番号 |
11680852
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
医用生体工学・生体材料学
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
山下 安雄 日本大学, 生産工学部, 教授 (30112783)
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| 研究分担者 |
久保田 光博 東海大学, 医学部, 講師 (40119673)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2001年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2000年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1999年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
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| キーワード | tissue elasticity / tissue hardness / shear modulus / tissue displacement / tissue strain / biological soft tissue / ultrasonic measurement / tomographic imaging / 生体組織の弾性係数分布 / 超音波による変位計測 / 断層映像 / 型さ分布 / 触診の定量化 / 非圧縮生体組織 / 有限要素法 / 剪断弾性係数分布の再構成 / 超音波 / 剪断弾性率 / 生体組織の硬さ / 逆問題 / 変位分布測定 |
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| 研究概要 |
1.組織局所領域での変位が応力との間に剪断弾性係数をパラメータとして成立すべき構成方程式と力学的平衡式の有限要素モデルを確立した。プローブ用超音波信号を利用して稠密に測定した変位を、変位-応力-剪断弾性係数の平衡方程式に代入することにより、生体軟部組織の剪断弾性係数の分布を逆推定する方程式を導出した。
2.硬さ分布を既知とした弾性体の数値モデルを作成し、これに任意の様式で3次元的に加圧した一般の触診状況を設定した。弾性体内部の2次元変位を計算し、剪断弾性係数分布を再構成する数値シミュレーションを行い、本方法の妥当性と剪断弾性係数の復元精度を確認した。3次元的な変形であっても、2次元変位が精度高く測定できれば、剪断弾性係数分布を高精度で復元しうることが明らかとなった。しかし変位分布を測定して剪断弾性係数を逆推定する問題はいわゆる不適切問題となり、剪断弾性係数の復元精度は変位分布の測定精度に大きく依存することが知られた。
3.ゼラチンやゴムなどの生体類似の材料を用い、生体軟部組織の硬さを模擬した弾性体ファントムを作り、弾性体の一部に「硬い」領域を人工的に作成した。これに外部から微小な圧力を加え、医療用超音波装置を使用してファントム内部のRFエコー信号を検出し、RF波の複素相関関数から組織内部の微小変位を測定した。この変位を基に剪断弾性係数を逆推定して、硬さ映像の定量性を確認した。
4.生体軟部組織の局所領域で逆推定した剪断弾性係数の分布を超音波Bモード画像上に重畳してカラーで表示し、解剖学的位置関係とともに硬さ分布を断層像として映像化するプログラムを開発した。乳腺や肝臓などの生体軟部組織の硬さの診断に応用して、臨床的な有効性の検証を始めている。
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