| 研究課題/領域番号 |
19K22943
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
金井 浩 東北大学, 工学研究科, 教授 (10185895)
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| 研究分担者 |
荒川 元孝 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (00333865)
森 翔平 東北大学, 工学研究科, 助教 (50815149)
高瀬 圭 東北大学, 医学系研究科, 教授 (60361094)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 医用超音波計測 / 電気的興奮の伝導経路 / 心臓収縮 / 心筋応答 / 虚血状態 / 非侵襲的早期診断 / 超音波工学 / 位相差トラッキング法 / 医用超音波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
心臓の収縮は，電気的興奮が洞房結節で発し，心臓全体の心筋に伝導して始まる。もし，これら心筋興奮の伝導経路と電気的刺激到来後の心筋収縮の伝搬速度を非侵襲的に可視化できれば，心不全や心筋梗塞など重篤な心疾患において心臓壁の心筋細胞各々の画期的診断が可能となる。
本研究では，①心臓壁内での電気的興奮の伝導経路，②電気的興奮に伴う心筋の応答性・伝搬速度に関する断層像，を可視化する全く新しい超音波計測法を開発し，心筋特性の診断法の確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
虚血性心疾患の初期である虚血部は，速やかに冠動脈を再灌流させることで心筋の壊死を回避できる。そのため虚血部の迅速な同定が重要で，超音波を用いた局所心筋収縮特性の評価では，局所的かつ高精度な速度推定が鍵となる。本研究では，受信超音波信号を多周波数において解析し，複数の異なる周波数における超音波位相差を用いる速度推定法を提案した。本提案法は，空間平均を行わずに上記のような減衰や干渉の影響を軽減することができ，局所的な速度推定が可能である。提案法は従来法に比べて短い窓幅で速度推定を行え，局所的な速度分布，局所的な心筋ストレインレート計測が可能となる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来技術では不得意とされていた「心臓壁の高速な動きのトラッキング」と「心臓壁の厚み変化の評価」が可能となった。これらから心臓収縮を起こす電気的興奮の伝導に伴う生体ヒト心筋の収縮応答性の非侵襲的可視化が達成されたものと言える。提案した複数の異なる周波数における超音波位相差を用いた速度推定法による，局所的な心筋ストレインレート計測を行うことで，心臓壁の局所心筋収縮特性と電気機械的特性の関係を明らかにできる可能性がある。これにより虚血性心疾患の初期段階である虚血部は，速やかに冠動脈を再灌流させることで心筋の壊死を回避でき，また心臓生理学と心臓疾患に関する学術体系が格段に広がることが期待できる。
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