心臓疾患の早期診断法の開発を目指した 心筋の微小振動の非侵襲的定量計測に関する研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08405031
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中鉢 憲賢 東北大学, 工学部, 教授 (20006224)
• キーワード: 心筋弾性特性 / スペクトル解析 / 心筋症 / 超音波診断 / 非侵襲的診断 / 超音波ドプラ / 微小振動計測 / 循環器疾患

研究概要

既に我々が開発した計測・解析手法と計測システムのプロトタイプは,大振幅変位のない腹部大動脈などへの適用は容易であるが,大振幅変位が重畳している心臓壁に関して計測結果と解析結果を得るためには,膨大な計算が必要であり,臨床応用には困難であった.そこで本研究では、本研究者によって独自に開発された新しい計測・解析手法の臨床応用を可能とすることを目的として次の項目の研究を行なった。
(1)大振幅で動いている心臓壁の位置をリアルタイムでトラッキングできる機能を設計して付加し,心臓壁上の微小振動のリアルタイム計測を可能とした.
(2)計測された微小振動の非定常スペクトル解析法の診断システムへの導入を行なった。本研究者が独自に開発した非定常信号のスペクトルの遷移パターンを高精度に推定できる新しい推定法を(1)で構築した計測システムへ導入し,微小振動を計測後に時間・周波数解析結果が得られるようにし,心臓壁の微小振動のリアルタイム診断システムとして完成させた.
(3)計測された心臓壁の微小振動の非定常なスペクトル解析で得られた主周波数の時間的遷移から,周波数スペクトルから心筋の瞬時的な弾性特性を算出する手法を導入し、実験的に評価をおこなった。
(4)診断システムによる処理の詳細にわたる検討・評価を行なった。上記で構築した診断システムによって、動物の実際の心臓などの臓器への適用実験とヒト心臓の各部位への適用実験を行って、これまでの机上の開発では得られなかった処理の細部にわたる問題点を見い出し、解決した。
50人以上の正常者/患者の心筋微小振動の計測と心筋弾性特性の算出を行なった。東北大学付属病院において、上記の診断システムを用いて、50人の正常者/心筋症患者の心臓壁の微小振動を抽出し,周波数スペクトルから心筋の弾性特性の算出を行なった。
以上から,この全く新しい循環器系の定量的計測診断法を臨床応用可能な手法として確立させることができる確かな見通しを得た.

研究成果

• [文献書誌] 近藤,小澤,金井,中鉢:""動脈壁上の複数点における微小振動計測とスペクトル解析,"" 日本超音波医学会誌. 23・4. 271-280 (1996)
• [文献書誌] M. Sato, H. Kanai, N. Chubachi, H. Honda, and Y. koiwa:""Method for Noninvasive Estimation of Left Ventricular End Diastolic Pressure Based on Analysis of Heart Wall Vibration,"" Electronics Letters,. 32・11. 949-950 (1996)
• [文献書誌] 木村,浅井,金井,中鉢:""距離分解能の向上を目指した二端子対網回路の継続逆行列による超音波トランスジューサの狭帯域特性の改善法,"" 日本音響学会誌. 23・6. 3-14 (1996)
• [文献書誌] 佐藤,金井,中鉢,本田,小岩:""心臓壁の微小振動の解析による左心室拡張末期圧の非侵襲的計測、"" 日本超音波医学会誌. 52・9. 703-710 (1996)
• [文献書誌] H. Kanai, M. Sato, Y. Koiwa, and N. Chubachi:""Transcutaneous Measurement and Spectrum Analysis of Heart Wall Vibrations,"" IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control.43・5. 791-810 (1996)
• [文献書誌] H. Kanai, H. Hasegawa, N. Chubachi, Y. Koiwa, and M. Tanaka:""Noninvasive Evaluation of Local Myocardial Thickness in Heart Wall and Its Color Coded Imaging,"" IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control.44(印刷中). (1997)