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診断技術と治療技術の融合による集束超音波治療の安全性と効率の向上

研究課題

研究課題/領域番号 17J03904
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 医用システム
研究機関東北大学

研究代表者

岩﨑 亮祐  東北大学, 医工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード超音波治療 / 強力集束超音波 / 治療イメージング / 照射照準 / キャビテーション / 気泡検出
研究実績の概要

1. 超音波吸収の可視化による治療前の加熱領域推定
音響放射力により導入された組織変位の分布から,超音波吸収領域を推定し加熱凝固を事前予測することが可能であり,その推定精度は分布取得の瞬時性に伴い向上させることができる.変位導入後に取得した2分布に対し各ピクセルにおいて変位量を時間領域で線形外挿することにより得られる推定瞬時分布は,可視化用の照射と同強度のHIFUを長時間照射することで生じた組織凝固を高い精度で予測した.本手法の妥当性を加振パルスに対する組織応答の数値計算によって評価した結果,外挿ではなく変位導入後2分布間の差分を以て高精度予測が可能であり,差分値の正負の差異が予測限界になるとの示唆を得た.またキャビテーション気泡援用加熱法に対し同手法を適用し,変位量の増大から気泡による加熱増強効果を見積もることが可能であることが示唆される結果を得た.本手法の結果をリアルタイムに表示し,治療対象の観察用表示モードとシームレスに繋げるようなシステムの実装を行い,臨床適用可能性を検討した.
2. 3パルス法を用いたキャビテーション気泡の選択的イメージング
超音波プローブに印加する電圧波形を設計し,位相差を120°有する3つの超音波パルスを送信可能とした.各送信波に対するエコー信号を加算することで,受信散乱信号から非線形伝播由来の逓数倍高調波を抑制し,気泡エコーに特異的な1.5倍高調波を抽出できることを確認した.HIFUにより生体模擬試料中に導入したキャビテーション気泡に対し,通常の1位相パルスを用いたイメージング,従来のハーモニックイメージングと比較して,提案法は有意に高い組織/気泡コントラストを示し,気泡の選択的イメージング法を実現した.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [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
      Takagi R., Iwasaki R., Tomiyasu K., Yoshizawa S., Umemura S.-I.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 7S1 ページ: 07JF22-07JF22

    • DOI

      10.7567/jjap.56.07jf22

    • NAID

      210000148084

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
      Iwasaki R., Takagi R., Tomiyasu K., Yoshizawa S., Umemura S.-I.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 7S1 ページ: 07JF23-07JF23

    • DOI

      10.7567/jjap.56.07jf23

    • NAID

      210000148085

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
      Suzuki K., Iwasaki R., Takagi R., Yoshizawa S., Umemura S.-I.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 7S1 ページ: 07JF27-07JF27

    • DOI

      10.7567/jjap.56.07jf27

    • NAID

      210000148089

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
      Tomiyasu K., Takagi R., Iwasaki R., Yoshizawa S., Umemura S.-I.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 7S1 ページ: 07JF28-07JF28

    • DOI

      10.7567/jjap.56.07jf28

    • NAID

      210000148085

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 気泡援用超音波加熱治療における短パルスの事前照射による超音波吸収領域の可視化2017

    • 著者名/発表者名
      岩﨑亮祐, 高木亮, 吉澤晋, 梅村晋一郎
    • 学会等名
      日本超音波医学会第90回学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Prediction of Thermal Lesion Formation by Short-Pulse Pre-Exposure for Cavitation-Enhanced Ultrasonic Heating2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Iwasaki, Ryo Takagi, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      The 17th International Symposium on Therapeutic Ultrasound (ISTU2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3パルス法によるキャビテーション気泡の非線形エコー検出に関する基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      岩﨑亮祐, 長岡亮, 池田隼人, 高木亮, 吉澤晋, 西條芳文, 梅村晋一郎
    • 学会等名
      日本超音波医学会 平成29年度第2回基礎技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Prediction of Thermal Coagulation by Short-Pulse Pre-Exposure for Cavitation-Enhanced Ultrasonic Heating2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Iwasaki, Ryo Takagi, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      2017 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 集束超音波治療における超音波加熱領域の治療前推定2017

    • 著者名/発表者名
      岩﨑亮祐, 高木亮, 吉澤晋, 梅村晋一郎
    • 学会等名
      第1回先端生体超音波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Selective detection of cavitation bubbles by triplet pulse sequence in high-intensity focused ultrasound treatment2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Iwasaki, Ryo Nagaoka, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      The 38th Symposium on UltraSonic Electronics (USE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気泡援用集束超音波治療における3パルス法を用いたキャビテーション気泡の非線形エコー解析2017

    • 著者名/発表者名
      岩﨑亮祐, 長岡亮, 吉澤晋, 梅村晋一郎
    • 学会等名
      第16回日本超音波治療研究会 (JSTU2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Triplet Pulse Sequence for Cavitation Bubble Imaging in High-Intensity Focused Ultrasound Treatment2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Iwasaki, Ryo Nagaoka, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      2017 International Congress on Ultrasonics (ICU2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 吉澤(晋)研究室

    • URL

      http://www.ecei.tohoku.ac.jp/ume/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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