多次元情報と時空間解析による血管弾性可視化の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680853
• 研究機関: 大阪電気通信大学
• 研究代表者: 長倉 俊明 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (40288577)
• 研究分担者: 田中 里佳 鈴鹿医療科学大学, 医用工学部, 助手 (50288578) ; 吉野 誠司 鈴鹿医療科学大学, 医用工学部, 助教授 (90024596) ; 斎藤 興治 鈴鹿医療科学大学, 医用工学部, 教授 (00261040) ; 楠岡 英雄 大阪大学, 医学部, 教授 ; 石原 謙 愛媛大学, 医学部・医療情報部, 教授 (20304610)
• キーワード: 機能的組織診断法 / 3Dモード画像 / 4Dモード画像 / 動脈硬化指標 / β / 多次元情報 / IMT

研究概要

本研究は、従来の診断法で検出できない形態変化の起こっていない動脈硬化を、非侵襲的に診断する機能的組織診断法を目的とする。そのために超高速超音波診断装置により、超音波の波長以下の分解能で頚動脈断面の断面積変化、膨張速度を計測し、トノメトリ法で画像上に、同時に描き込まれた血圧波形情報から、加齢変化を非線形粘弾性力学から動脈硬化指標化する非侵襲的動脈硬化診断システムの研究を行ってきた。
この弾性力学的変化から、高齢者と若年者の動脈壁の機能的振る舞いが違っていることを示した。さらに関心領域のみを取り出し頸動脈超音波画像を時間軸上に再配列した頚動脈断面の時間的変化を表示する時系列3Dモード画像と、この画像に血圧力情報をカラーマッピング重畳させた4Dモードで、動脈硬化の存在を動脈壁運動によって直感的に表示するシステムヘの発展を行った。これにより動脈硬化の起こった頸動脈が機能的な振る舞いが違っていることが直感的にも分かるようになり、動脈硬化のローカライズも視覚的に理解できるようになった。
さらに、この直感的方法を評価するために、従来からの弾性力学的な見地から得られた指標βや、動脈硬化を直接反映するといわれている動脈壁の内膜中膜複合体の厚さを計測したIMTと比較検討した。指標は加齢によって増加傾向があるが、βでは高齢者で大きくずれる場合がある。
一方で、現在動脈硬化の評価に広く使われているIMTは、動脈硬化の定量的診断には安定している優れた指標であるが、逆説的に考えると動脈硬化の存在は推定できるが、動脈硬化の平均的な指標にすぎない。しかも最大の問題点は、動脈硬化が進展しなければ検出できず、若年者での動脈硬化の検出感度が低い。我々の方法ならぱ若年者においても診断可能である。
3次元表示と数値による定量的評価の双方ができる我々の方法は、上記のように動脈硬化の平均的な振る舞いではない場合にも、原因推定も可能であるので、診断精度が向上させることが分かった。このことは本来の目的である動脈硬化の起こっていない動脈壁での動脈硬化診断の有効性を示すものである。

研究成果

• [文献書誌] 長倉俊明, 丸尾昭二, 道田智樹, 河原邦光, 山田憲嗣, 楠岡英雄, 生田幸士: "医学と工学の融合型医用デバイス"第16回日本エム・イー学会秋季大会予稿集. 第16巻. 106-107 (2002)
• [文献書誌] 宇田昌樹, 長倉俊明, 桝田晃司, 田中里佳, 吉野誠司, 大江洋介, 楠岡英雄, 石原謙, 古川俊之: "連続超音波断層像による循環器支援診断のための汎用3D画像システムの研究"第40回日本エム・イー学会,医用電子と生体工学. 第39巻. 546-546 (2001)
• [文献書誌] 野上真子, 長倉俊明, 大江洋介, 楠岡英雄, 石原謙, 高橋秀也, 志水英二, 古川俊之: "多源視による定量的3次元画像の再構成の研究"第39回日本エム・イー学会,医用電子と生体工学. 第39巻. 540-540 (2001)
• [文献書誌] Toshiaki Nagakura, Koji Masuda, Shinya Kosuge, Youko Hase, Yousuke Ooe, et al.: "The Study of functional tissue characterization for arteriosclerosis estimated with continuous ultrasound image"Korea Society of Medical & Biological Engineering. 第2巻. 132-133 (2001)
• [文献書誌] Toshiaki Nagakura, Koji Masuda, SHinya Kosuge, Youko Hase, Yousuke Ooe, et al.: "The non-invasive functional tissue characterization for arteriosclerosis by artery wall motion analysis with time series high-speed echo images and continuous spygmo-manometer"Proc. of 23rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 第21巻. 314-315 (2001)
• [文献書誌] 長倉俊明, 桝田晃司, 宇田昌樹, 小菅進矢, 大江洋介, 岡崎利彦, 石原謙 古川俊之: "連続超音波画像を用いた動脈硬化診断支援システムの研究"第21回医療情報学連合大会予稿集. 第21巻. 314-315 (2001)