マイクロ波による体内温度分布の計測法に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460160
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 水品 静夫 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00021999)
• 研究分担者: 杉浦 敏文 静岡大学電子工学研究所, 助教授 (20135239)
• キーワード: 温度計測 / 無侵襲温度計測 / 体内温度分布 / 温度プロフィル / 組織温度測定分解能 / マイクロ波 / ラジオメトリ / 多周波ラジオメトリ

研究概要

生体組織はその絶対温度に応じた強度で熱雑音電磁波を輻射している。体表から数cmの深さにある組織からの熱輻射のマイクロ波成分は減衰しながら体表に達する。これを、体表上に置いたアンテナを介して、ラジオメ-タ(熱輻射計)で輝度温度(見かけ上の温度)として測定する。低い観測周波数で測定した輝度温度は比較的深い位置までの組織温度の平均値を、高い観測周波数で測定した輝度温度は比較的浅い位置までの組織温度の平均値を示す。従って、複数の観測周波数で測定した1組の輝度温度デ-タから組織温度対深さプロフィルを求めることができる。我々は、これまでの研究で、5周波マイクロ波(1ー4GHz)ラジオメ-タを開発し、輝度温度デ-タから組織温度プロフィルを求める解析法を開発し、無侵襲温度計測の可能性を世界に先駆けて実証してきた。この測定法を癌温熱療法に適用する場合、体表冷却用ボ-ラスの上にラジオメ-タアンテナを配置して生体の輝度温度を測定しなければならない。ボ-ラスは加温時に体表付近の過度の温度上昇を抑えるために必要だが、輝度温度測定には悪影響を与える。平成元年度の研究で、ボ-ラスの上から無侵襲温度計測ができることを実証した。平成2年度には、改良したラジオメ-タシステムによって得られた測定デ-タを基に、新しいデ-タ解析法を開発した。輝度温度測定値はランダムなバラツキをもって分布する。バラツキの幅はラジオメ-タの輝度温度分解能で与えられる。輝度温度デ-タがバラツキを持てば、組織温度プロフィルもランダムなバラツキを持つことになる。各深さに於ける組織温度プロフィルのバラツキの幅が組織温度測定の分解能を与える。モンテカルロ法を使い、組織温度測定の分解能を計算する新しいデ-タ解析法を開発した。その結果、ラジオメ-タの設計仕様から、各深さにおける組織温度測定の分解能が計算できる様になった。

研究成果

• [文献書誌] Mizushina,Shizuo: "Microwave Systems for Nonーinvasive Thermometry with Emphasis on Temperature Profiling" Proceedings of the 5th International Symposium on Hyperthermic Oncology. Vol.2. 742-743 (1989)
• [文献書誌] Mizushina,Shizuo: "A Method of Solution for a Class of Inverse Problems involving Measurement Errors and its Application to Medical Microwave Radiometry" 1989 IEEE MTTーS International Microwave Symposium Digest. 171-174 (1989)
• [文献書誌] Mizushina,Shizuo: "Microwave Radiometry and Temperature Profiling" Proceedings of the Progress In Electromagnetics Research. 485-486 (1989)
• [文献書誌] 浜村 良紀: "マイクロ波ラジオメ-タ輝度温度測定値からの体内温度逆推定法" 電子情報通信学会論文誌. 841-850 (1989)
• [文献書誌] Mizushina,Shizuo: "Effects of Waterーfilled Bolus on the Precision of Microwave Radiometric Measurements of Temperatures in Biological Structures" 1990 IEEE MTTーS International Microwave Symposium Digest. 541-544 (1990)
• [文献書誌] Mizushina,Shizuo: "Ninーinvasive Temperature Profiling using Multiーfrequency Microwave Radiometry in the Presence of Waterーfilled Bolus" Transactions of the IEICE. (1991)
• [文献書誌] Mizushina,Shizuo: "NONーINVASIVE TEMPERATURE MEASUREMENT" Gordon and Breach Science Publishers,New York,London,Raris,Montreux,Tokyo,Melbourne, 144 (1989)