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低周波収束ビームCT法による腹部組織音速映像の実現

研究課題

研究課題/領域番号 15560357
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関東京農工大学

研究代表者

山田 晃  東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (20159213)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2004年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2003年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード超音波CT / 音響逆散乱解析 / 透過型逆散乱CT / 画像再構成 / 回折トモグラフィ / 組織定量画像 / 腹部超音波映像 / 医用超音波診断 / 組織定量映像
研究概要

本研究では、超音波腹部組織映像の実現に向けた検討を行った。そのためには、腹部体表面上で減衰することなく観測可能な受信散乱波を用いる必要があり、その対策として通常より一桁周波数の低い100kHz帯の透過型超音波観測データに基づいたCT法を提案した。その際、音波の障害物となる脊髄を通過する経路を避けたデータを用いる必要があると同時に、ハードウェアコストや測定時間の削減の観点から、百経路程度の少ない数の経路上の測定データから再現できるCT法を検討することにした。そのための基礎的検討として、100kHz帯の長波長回折領域において、狭開口送受信器間の透過伝搬時間差データ(位相差データ)が、送受信器間経路上の逆音速積分に近似的に一致する事実を明らかにし、本研究におけるCT計算の基本式として用いることとした。その際、未知の画素数に比べて取得経路データ数が極端に少ない問題に対処する必要があることに加えて、脊髄のような障害物を回避できるCT計算法を検討する必要がある。本研究では、この悪条件過小決定逆問題に対処できる方法として、経路平滑化ART法を考案するとともに、その有効性を数値差分法によるシミュレーションおよび評価実験により検証した。具体的には、測定試料として脊髄を含む腹部模擬ファントムを用意し、物体周囲上の複数の送受信器間の透過伝搬時間データをもとに、2次元音速分布の画像再構成試験を行った。200mm×200mmの腹部対象領域を囲む円周周囲上の16箇所に、開口10mmの送受信エレメントを配置し、送受信器の組合せの120経路の経路上で、照射中心周波数200kHzのパルス音波の送受信システムを提示した。本問題では、物体中央付近に存在する脊髄を通る経路を避け、なおかつ少ない経路データから画像を再現することを余儀なくされているにも関わらず、音速の再現精度が良好な腹部音速画像が再現できる結果を示すことができた。以上の検討の結果、内臓脂肪面積の判定など、音速分布が大まかに求まれば良い用途であれば本提案法が十分に実用的に使用できることが期待され、当初の研究目的がほぼ達成できたものと考える。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (7件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] 照射角制限性能の高い透過型超音波逆散乱CT2005

    • 著者名/発表者名
      山田 晃
    • 雑誌名

      超音波TECHNO 7・1

      ページ: 64-68

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 少数の送受信素子で構成した頸動脈診断用超音波反射率CT2005

    • 著者名/発表者名
      山田 晃, 後藤 康之
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C 125・3

      ページ: 399-406

    • NAID

      10014490206

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultrasound Inverse Scattering CT Under the Angular Illumination Limitation2004

    • 著者名/発表者名
      A.Yamada, S.Yano
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43・8A

      ページ: 5582-5588

    • NAID

      110003174446

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Array Ultrasonic Transducers on Arc Surface for Plane Wave Synthesis2004

    • 著者名/発表者名
      J.S.Kim, J.H..Kim, A.Yamada, K.L.Ha, M.J.Kim
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43・5B

      ページ: 3061-3062

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultrasound Inverse Scattering CT Under the Extremely Limited Angular Illuminations From Four Principal Orthogonal Directions2004

    • 著者名/発表者名
      Akira Yamada
    • 雑誌名

      The 18th International Congress on Acoustics ICA 2004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nonlinear Focused Sound Field Measurement Using Laser Doppler Technique2004

    • 著者名/発表者名
      A.Yamada, K.Nagao
    • 雑誌名

      The 18th International Congress on Acoustics ICA 2004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Array Ultrasonic Transducers on Arc Surface for Plane Wave Synthesis2004

    • 著者名/発表者名
      J.S.Kim, J.H.Kim, A.Yamada, K.L.Ha, M.J.Kim
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43・5B

      ページ: 3061-3062

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Yamada, S.Yano: "Ultrasound Inverse Scattering CT Under the Angular Illumination Limitation"Jpn.J.Appl.Phys.. (accepted for publication). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.S.Kim, J.H.Kim, A.Yamada, K.L.Ha, M.J.Kim: "Array Ultrasonic Transducers on Arc Surface for Plane Wave Synthesis"Jpn.J.Appl.Phys.. (accepted for publication). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Akira Yamada: "Ultrasound Inverse Scattering CT Under the Extremely Limited Angular Illuminations From Four Principal Orthogonal Directions"The 18th International Congress on Acoustics. ICA 2004. II 1581-II 1584 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Yamada, K.Nagao: "Nonlinear Focused Sound Field Measurement Using Laser Doppler Technique"The 18th International Congress on Acoustics. ICA 2004. II 1637-II 1638 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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