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生体組織音響特性に影響を与える因子の定量的検討に基づく肝疾患診断法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K12665
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

蜂屋 弘之  東京工業大学, 工学院, 教授 (90156349)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード超音波医学 / 定量診断 / shear wave / エラストグラフィー / 組織鑑別診断 / レイリー分布 / 肝炎 / びまん性肝疾患
研究開始時の研究の概要

○生体組織の複数の音響特性を指標とした慢性肝疾患の超音波定量診断学の確立
年間数万人が死亡する肝疾患は我が国の医療分野における主要な対象であり,特に肝線維化は肝発癌と密接に関連している。本研究では,慢性肝疾患により変化する複数の超音波生体組織の音響特性を用いて,臨床的に十分なロバスト性を持つ非侵襲な慢性肝疾患の定量診断手法を確立し,超音波定量診断学を構築することが本研究の目的である。

研究成果の概要

慢性肝疾患の定量診断を目的に,肝組織の病変進行による超音波散乱特性変化とせん断波の伝搬特性変化を解析し,初期病変から安定に定量化診断できる手法について検討を行った。散乱波を用いる診断では,複数のレイリー分布を組み合わせて散乱波の振幅確率密度関数をモデル化し,病変変化に感度の高い分布関数の非整数次モーメントを用いることで,初期病変の検出精度を高めることが可能になった。せん断波を用いた定量診断では,生体組織中を伝搬するせん断波の伝搬速度・減衰の周波数特性を,せん断波の複素波数を用いて解析し,生体組織の病変変化に伴う粘弾性特性を求めると,初期病変を精度良く求めることができることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

われわれは,音響的構築が変化するとどのような信号変化が生じるのかを詳細に検討し,複数の音響特性を融合することで,組織線維構造の情報を抽出する新しい定量診断技術を開発してきた。しかし,初期病変の検出精度は不十分であった。本研究では,病変の進行による生体組織の音響的変化と超音波信号の関係を複数の方法で詳細に検討し,初期病変検出精度を向上させることができた。この成果は,「超音波定量診断学」の確立に寄与し,超音波医学分野の進歩に貢献している。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Quantification of limitations in statistical analysis of ultrasound echo envelope amplitudes2023

    • 著者名/発表者名
      Mori Shohei、Arakawa Mototaka、Kanai Hiroshi、Hachiya Hiroyuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 62 号: SJ ページ: 1-13

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acc33e

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shear wave speed measurement bias in a viscoelastic phantom across six ultrasound elastography systems: a comparative study with transient elastography and magnetic resonance elastography2022

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto Riwa、Suga Mikio、Usumura Masashi、Iijima Hiroko、Yoshida Masahiro、Hachiya Hiroyuki、Shiina Tsuyoshi、Yamakawa Makoto、Konno Kei、Obata Takayuki、Yamaguchi Tadashi
    • 雑誌名

      Journal of Medical Ultrasonics

      巻: in-press 号: 2 ページ: 143-152

    • DOI

      10.1007/s10396-022-01190-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Shear wave伝搬速度に影響を与える因子の定量的検討を基にした肝線維化診断法の研究2021

    • 著者名/発表者名
      IIJIMA Hiroko、TADA Toshifumi、HACHIYA Hiroyuki、NISHIMURA Takashi、NISHIMURA Junko、YOSHIDA Masahiro、AIZAWA Nobuhiro、HIRATA Shinnosuke、KUMADA Takashi
    • 雑誌名

      超音波医学

      巻: 48 号: 4 ページ: 193-199

    • DOI

      10.3179/jjmu.JJMU.A.191

    • NAID

      130008064457

    • ISSN
      1346-1176, 1881-9311
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 肝線維化診断に向けた超音波画像の同時生起行列における画素間距離に対する揺らぎ応答解析2021

    • 著者名/発表者名
      ISONO Hiroshi、HIRATA Shinnosuke、YAMAGUCHI Tadashi、HACHIYA Hiroyuki
    • 雑誌名

      超音波医学

      巻: 48 号: 1 ページ: 3-15

    • DOI

      10.3179/jjmu.JJMU.K.18

    • NAID

      130007967684

    • ISSN
      1346-1176, 1881-9311
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accuracy evaluation of quantitative diagnosis method of liver fibrosis based on multi-Rayleigh model using optimal combination of input moments2020

    • 著者名/発表者名
      Chuang Zhang, Shinnosuke Hirata and Hiroyuki Hachiya
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SK ページ: SKKE27-SKKE27

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab9352

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrasound-based lipid content quantification using double Nakagami distribution model in rat liver steatosis2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Kenji Yoshida, Hiroyuki Hachiya, Tadashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SK ページ: SKKE23-SKKE23

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab918e

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improved alternate transmission of different codes in M-sequence pulse compression using phase-shifted complex M-sequences2020

    • 著者名/発表者名
      Khanistha Leetang, Hiroyuki Hachiya and Shinnosuke Hirata
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 8 ページ: 086504-086504

    • DOI

      10.35848/1347-4065/aba63e

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高分子ゲルファントムの機械的バースト加振によるせん断波伝搬特性の周波数分散性2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤 慎一郎,黒川 要,菅 幹生,吉田 憲司,山口 匡, 蜂屋 弘之,平田 慎之介
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 生体組織中のせん断波伝搬の周波数特性の検討2022

    • 著者名/発表者名
      戸田 優作, 平田慎之介, 蜂屋弘之
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Examination of statistical limitation in statistics evaluation of ultrasound echo envelope amplitudes2022

    • 著者名/発表者名
      Shohei Mori, Mototaka Arakawa, Hiroshi Kanai, and Hiroyuki Hachiya
    • 学会等名
      The 43rd Symposium on Ultrasonic Electronics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体組織中のせん断波伝搬の周波数特性の検討2022

    • 著者名/発表者名
      戸田 優作, 平田慎之介, 蜂屋弘之
    • 学会等名
      日本音響学会春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Amplitude Envelope Analysis for Characterization of Fibrous Tissue and Fat Droplets in Liver2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ujihara, Kazuki Tamura, Shohei Mori, Dar-In Tai, Po-Hsiang Tsui, Hiroyuki Hachiya, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      the 2021 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 横方向分解能を考慮した二成分マルチレイリーモデルによる肝病変定量評価精度の検討2020

    • 著者名/発表者名
      張闖, 平田慎之介, 蜂屋弘之
    • 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
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Effective depth expansion for reliable fatty liver assessment using a double Nakagami distribution model2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Hiroyuki Hachiya, Kenji Yoshida
    • 学会等名
      2020 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of ultrasonic target detection by alternate transmission of different codes in M-sequence pulse compression2020

    • 著者名/発表者名
      Khanistha Leetang, Hiroyuki Hachiya, Shinnosuke Hirata
    • 学会等名
      2020 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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