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超音波治療における生体の3次元変動追従型治療領域検出システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K16404
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 医用システム
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2017-2018)
東北大学 (2016)

研究代表者

高木 亮  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (20771885)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード強力集束超音波 / 超音波診断 / 超音波イメージングプローブ / 強力集束超音波治療 / 1.5D超音波アレイプローブ / 超音波ノイズ除去 / 1.5D-アレイプローブの最適化 / 非線形音場シミュレーション解析 / 超音波モニタリング / キャビテーション
研究成果の概要

強力集束超音波治療において、患者の呼吸振動により、組織が動いてしまうために、安全な治療が困難になるという課題があった。本研究では、その組織移動を追従するために、治療時の組織変位解析を行った。さらに素子数を増やし、最適設計した新規1.5-D超音波アレイプローブを開発した。本プローブにより、従来法に比べて約3倍の範囲の領域の組織変位を検出・追従することを可能にし、超音波治療時の組織移動追従を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は、超音波治療時の組織変位を追従するにあたり、最適な超音波プローブ設計パラメータの抽出や治療時の変位形状・パターンを体系化することができた点である。従来、医師の知見やスキルに依存した超音波治療において、組織変位を追従しながら半自動で超音波治療が行える新手法は、医師・患者の身体的・精神的負担軽減のみならず、安全な治療を行える、という点で社会的な意義がある。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 14件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Development of real-time three-dimensional photoacoustic imaging system employing spherically curved array transducer2017

    • 著者名/発表者名
      R. Nagaoka, T. Tabata, R. Takagi, S. Yoshizawa, S. Umemura, and Y. Saijo
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control

      巻: 64 ページ: 1223-1233

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of optical propagation based on wave optics for phase retrieval in shadowgraph of ultrasonic field2017

    • 著者名/発表者名
      H. Hanayama, T. Nakamura, R. Takagi, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148035

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Basic study on ultrasonic monitoring using 1.5-dimensional ultrasound phased array for ultrasound-guided high-intensity focused ultrasound treatment2017

    • 著者名/発表者名
      R. Takagi, R. Iwasaki, K. Tomiyasu, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148084

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prediction of thermal coagulation from the instantaneous strain distribution induced by high-intensity focused ultrasound2017

    • 著者名/発表者名
      R. Iwasaki, R. Takagi, K. Tomiyasu, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148085

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous observation of cavitation bubbles generated in biological tissue by high-speed optical and acoustic imaging methods2017

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, R. Iwasaki, R. Takagi, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148089

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Control of treatment size in cavitation-enhanced high-intensity focused ultrasound using radio-frequency echo signals2017

    • 著者名/発表者名
      K. Tomiyasu, R. Takagi, R. Iwasaki, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148090

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement of High-Intensity Focused Ultrasound Heating by Short-Pulse Generated Cavitation2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshizawa, R. Takagi, and S. Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 7 ページ: 2881-20

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] HIFU治療における定在波抑制照射法による 領域外のキャビテーション気泡発生の影響2017

    • 著者名/発表者名
      坂本 和広、高木 亮、吉澤晋、梅村晋一郎
    • 雑誌名

      信学技報(IECE Technical Report)

      巻: 1 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Reduction of Potential Side Effects Outside Focal Region by Suppressing Standing Waves in Cavitation Enhanced High-Intensity Focused Ultrasound Treatment2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakamoto, D. Mashiko, R. Takagi, S. Yoshizawa and S. Umemura
    • 雑誌名

      Proceedings paper of USE2017

      巻: 38 ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic study on ultrasonic monitoring using 1.5-dimensional ultrasound phased array for ultrasound-guided high-intensity focused ultrasound treatment2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takagi, Ryosuke Iwasaki, Kentaro Tomiyasu, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148084

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Prediction of thermal coagulation from the instantaneous strain distribution induced by high-intensity focused ultrasound2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Iwasaki, Ryo Takagi, Kentaro Tomiyasu, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148085

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of treatment size in cavitation enhanced high-intensity focused ultrasound using radio-frequency echo signals2017

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Tomiyasu, Ryo Takagi, Ryosuke Iwasaki, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148090

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of optical propagation based on wave optics for phase retrieval in shadowgraph of ultrasonic field2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hanayama, Takuya Nakamura, Ryo Takagi, Shin Yoshizawa and Shin-ichiro Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148035

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous of cavitation bubbles generated in biological tissue by high-speed optical and acoustic imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Kai Suzuki, Ryosuke Iwasaki, Ryo Takagi, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of High-Intensity Focused Ultrasound Heating by Short-Pulse Generated Cavitation2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Yoshizawa, Ryo Takagi, and Shin-ichiro Umemura
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 7(3) ページ: 1-20

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 皮膚熱傷を低減させるためのHIFU 照射プロトコールの検証2018

    • 著者名/発表者名
      西井 彰悟, 瀬尾 晃平, イズデプスキ 龍也, 土肥 聡, 岩﨑 亮祐, 高木 亮, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎, 関沢 明彦, 市塚 清健
    • 学会等名
      日本超音波医学会第91回学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] HIFU 照射方式の違いによるブタ腎実質焼灼の比較検証2018

    • 著者名/発表者名
      イズデプスキ 龍也, 瀬尾 晃平, 西井 彰悟, 土肥 聡, 高木 亮, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎, 関沢 明彦, 市塚 清健
    • 学会等名
      日本超音波医学会第91回学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] HIFU 照射方式の違いによるブタ腎実質焼灼の比較検証2018

    • 著者名/発表者名
      瀬尾 晃平, 市塚 清健, イズデプスキ 龍也, 西井 彰悟, 土肥 聡, 岩崎 亮祐, 高木 亮, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎, 関沢 明彦
    • 学会等名
      日本超音波医学会第91回学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] HIFU(強力集束超音波)による作用の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      梅村 晋一郎, 岩﨑 亮祐, 高木 亮, 吉澤 晋
    • 学会等名
      日本超音波医学会第91回学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超音波加熱治療における治療前焦点領域可視化の有効性検証2018

    • 著者名/発表者名
      岩﨑 亮祐, 高木 亮, 富安謙太郎, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      日本超音波医学会第91回学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 切除不能膵がんに対する音響力学的治療におけるシステム開発2018

    • 著者名/発表者名
      吉澤 晋, 高木 亮, 玉野 聡, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      第2回先端生体超音波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Feasibility Study on Noise Reduction Using Continuous Wave Response of Therapeutic Ultrasound for High Intensity Focused Ultrasound Treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takagi, Shin Yoshizawa
    • 学会等名
      2018 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強力集束超音波を用いた低侵襲熱治療に関す 強力集束超音波を用いた低侵襲熱治療に関す る基礎・応用研究 る基礎・応用研究2018

    • 著者名/発表者名
      高木 亮
    • 学会等名
      2018年度日本冷凍空調学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study on The Feasibility of Noise Reduction Method in Ultrasound Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound Treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takagi,
    • 学会等名
      The 39th Symposium on UltraSonic Electronics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 体に優しい超音波治療 ー超音波診断・治療技術を融合した新規医療機器開発ー2018

    • 著者名/発表者名
      高木 亮
    • 学会等名
      サステナブル技術連携シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] モジュール組み込みによる超音波照射装置の開発2018

    • 著者名/発表者名
      葭仲 潔、竹内 秀樹、高木 亮、新田 尚隆、佐々木 明、大谷 修司、小関 義彦
    • 学会等名
      つくば医工連携フォーラム2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波治療モニタリングにおける1.5Dアレイプローブを用いたエレベーション方向の変位追従に関する基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      高木 亮, 岩崎 亮祐, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      圧電材料・デバイスシンポジウム2017
    • 発表場所
      東北大学カタールサイエンスキャンパスホール、仙台
    • 年月日
      2017-02-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 強力集束超音波パルスによる音響放射力を用いた熱凝固領域予測における高速イメージングの有効性2017

    • 著者名/発表者名
      岩﨑 亮祐, 高木 亮, 富安 謙太郎, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会 超音波研究会
    • 発表場所
      同志社大学 室町キャンパス 寒梅館、京都
    • 年月日
      2017-01-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 気泡援用集束超音波治療における組織境界近傍の温度上昇を低減する照射方法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      坂本 和広, 高木 亮, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会 超音波研究会
    • 発表場所
      同志社大学 室町キャンパス 寒梅館、京都
    • 年月日
      2017-01-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Basic Study on Ultrasonic Tissue Monitoring Using 1.5-Dimensional Ultrasound Phased Array for Ultrasound-Guided High Intensity Focused Ultrasound Treatment2017

    • 著者名/発表者名
      R. Takagi, S. Yoshizawa, S. Umemura
    • 学会等名
      2017 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction of Potential Side Effects Outside Focal Region by Suppressing Standing Waves in Cavitation Enhanced High-Intensity Focused Ultrasound Treatment2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakamoto, D. Mashiko, R. Takagi, S. Yoshizawa and S. Umemura
    • 学会等名
      The 38th Symposium on UltraSonic Electronics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] HIFU治療における定在波抑制照射法による 領域外のキャビテーション気泡発生の影響2017

    • 著者名/発表者名
      坂本 和広,、高木 亮、 吉澤晋、梅村晋一郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会 超音波研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] キャビテーション気泡援用HIFUにおける定在波抑制照射法の有効性2017

    • 著者名/発表者名
      吉澤晋、坂本和広、益子大作、岩崎亮祐、高木 亮、梅村晋一郎
    • 学会等名
      第 16 回日本超音波治療研究会(JSTU 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波加熱治療における治療前焦点領域可視化の有効性検証2017

    • 著者名/発表者名
      岩﨑 亮祐, 高木 亮, 富安 謙太郎, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      日本超音波医学会第53回東北地方会学術集会
    • 発表場所
      仙台市情報・産業プラザ、仙台
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 1.5Dアレイプローブを用いた集束超音波治療モニタリングに関する基礎検討2016

    • 著者名/発表者名
      高木 亮, 岩崎 亮祐, 富安 謙太郎, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      第37回 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      Pukyong National University、プサン、韓国
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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