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超音波後方散乱波制御による音速分布イメージングシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04494
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

新田 尚隆  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60392643)

研究分担者 鷲尾 利克  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40358370)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
キーワード画像診断システム / 医療・福祉 / 生物・生体工学 / 超音波 / 音速 / 後方散乱波
研究開始時の研究の概要

生体中を伝搬する超音波(縦波)の音速は組織性状を反映しており、その分布を可視化できれば、疾病の検出や診断に役立つことが期待されている。臨床で広く用いられているハンドヘルド型プローブを用いて音速分布を可視化する試みがあるが、未だ実用化されていない。そこで本研究では、超音波後方散乱制御に基づいて音速分布を再構成する手法を開発する。ファントム(生体模擬材料)や実験動物を用いた実験的検討を通じて、高分解能・高コントラストな音速分布イメージングを可能とするアルゴリズムの確立及びシステムの完成を目指す。

研究成果の概要

生体組織を伝搬する超音波の音速は組織変性と相関があり、疾病部位を特定する診断においては、音速分布の測定が有用であると期待される。そこで本研究では、超音波後方散乱波を用いた音速分布の高精度測定法を検討した。後方散乱波の制御・取得が可能な実験システムを構築し、生体疑似材料や摘出動物組織を用いて、実データに対する音速分布測定アルゴリズムの適用性を明らかにした。その結果、本技術の実現性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体組織を伝搬する超音波の音速は、疾病等による組織変性と相関があり、多くの腫瘍では、その周囲の正常な軟組織とは異なる音速を有することが知られている。このような音速の僅かな変化が捉えられれば、多くの疾病に対する早期発見が可能になるものと期待される。今回の成果により音速測定が高精度化され、僅かな音速変化の検出が可能になった。このことから、超音波診断による疾病の早期発見に資する成果が得られたと言える。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Basic investigation on identification of tissue composition based on propagation speeds of longitudinal and shear waves2022

    • 著者名/発表者名
      Nitta Naotaka、Washio Toshikatsu、Numano Tomokazu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 号: SG ページ: SG1023-SG1023

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac45d5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of Longitudinal and Shear Wave Speeds Ultrasonically Measured in Agar-Glycerol Phantoms2021

    • 著者名/発表者名
      Nitta Naotaka、Washio Toshikatsu、Numano Tomokazu
    • 雑誌名

      2021 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings

      巻: 1 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/ius52206.2021.9593533

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A review of physical and engineering factors potentially affecting shear wave elastography2021

    • 著者名/発表者名
      Nitta Naotaka、Yamakawa Makoto、Hachiya Hiroyuki、Shiina Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Medical Ultrasonics

      巻: 48 号: 4 ページ: 403-414

    • DOI

      10.1007/s10396-021-01127-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Relation between statistical properties of sound speed distribution and average sound speed estimation2021

    • 著者名/発表者名
      Nitta Naotaka、Washio Toshikatsu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: SD ページ: SDDE18-SDDE18

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abf4a6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Average Sound Speed Estimation Using Backscattered Signals from Inhomogeneous Media and its Error Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Nitta Naotaka、Washio Toshikatsu
    • 雑誌名

      2020 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings

      巻: 1 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/ius46767.2020.9251376

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a simulator of backscattered signals from inhomogeneous medium for speed of sound measurement and imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Naotaka Nitta
    • 雑誌名

      2019 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings

      巻: 1 ページ: 1466-1469

    • DOI

      10.1109/ultsym.2019.8925896

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Comparison of longitudinal and shear wave speeds ultrasonically measured in agar-glycerol phantoms2021

    • 著者名/発表者名
      Naotaka Nitta, Toshikatsu Washio, Tomokazu Numano
    • 学会等名
      2021 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチモダリティ音速測定法の開発と軟骨評価への応用2021

    • 著者名/発表者名
      新田尚隆, 三澤雅樹, 沼野智一
    • 学会等名
      日本超音波医学会第94回学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 音速分布の統計的性質が平均音速推定に与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      新田尚隆, 鷲尾利克
    • 学会等名
      日本超音波医学会第94回学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 超音波後方散乱波を用いた平均音速推定の信頼性評価2021

    • 著者名/発表者名
      新田尚隆, 鷲尾利克
    • 学会等名
      第60回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Basic investigation on identification of tissue composition based on propagation speeds of longitudinal and shear waves2021

    • 著者名/発表者名
      新田尚隆, 鷲尾利克, 沼野智一
    • 学会等名
      第42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
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Average sound speed estimation using backscattered signals from inhomogeneous media and its error analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Nitta Naotaka、Washio Toshikatsu
    • 学会等名
      2020 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relation between statistical properties of sound speed distribution and average sound speed estimation2020

    • 著者名/発表者名
      新田尚隆、鷲尾利克
    • 学会等名
      第41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
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 音速分布を反映する後方散乱波の解析2020

    • 著者名/発表者名
      新田尚隆、賀谷彰夫、鷲尾利克
    • 学会等名
      日本超音波医学会第93回学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 音速分布を考慮した後方散乱波のシミュレーションに関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      新田尚隆, 鷲尾利克
    • 学会等名
      日本超音波医学会第3回基礎技術研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of a simulator of backscattered signals from inhomogeneous medium for speed of sound measurement and imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Naotaka Nitta
    • 学会等名
      2019 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 産総研生命工学領域

    • URL

      https://www.aist.go.jp/aist_j/dept/dlsbt.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書 2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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