血管内超音波顕微鏡システムの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13557059
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西條 芳文 東北大学, 加齢医学研究所, 助手 (00292277)
• 研究分担者: 金井 浩 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10185895) ; 山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578) ; 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 客員教授 (90101138) ; 岡田 長也 本多電子株式会社, 研究開発本部, 研究員 ; 大槻 茂雄 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (00016784)
• キーワード: 動脈硬化 / 不安定プラーク / 血管内超音波法 / 超音波顕微鏡 / 後方散乱 / 組織速度 / ストレイン / 超音波組織性状診断

研究概要

不安定狭心症・急性心筋梗塞などのいわゆる急性冠症候群の主な原因は、不安定な動脈硬化プラークの破綻であることが明らかにされてきた。本研究の目的は、臨床応用可能な血管内超音波顕微鏡システムを開発することであるが、科学研究費の交付期間内の具体的な目的としては、周波数40MHzの超音波の強度情報および位相情報の解析により、通常のIVUSの10倍以上の情報量を解析するシステムを作成することである。
平成15年度には、前年度までに構築したシステムを発展させ、心電図、冠動脈内圧を同時に計測できるようにシステムを改造し、システムの臨床的有用性につき検討した。臨床診断用血管内超音波装置から反射波のRadio frequency(RF)信号を500MSa/sの速度のA/D変換ボードで、また、同時に心電図および冠動脈内圧を10kSa/sの速度のA/D変換ボード、で同一のワークステーションに保存した。通常の血管内超音波(IVUS)画像と同時に、距離依存性の超音波減衰を自動補正するアルゴリズムによるIntegrated Backscatter Imagingを作成した。隣接するフレーム間の同一部位のRF信号の相関と変位を計算し、相関係数0.7以上の部位の1/30秒間の変位を組織の移動速度として、Tissue Velocity Imagingと名づけた。さらに、冠動脈内圧の差と組織速度の空間変位から血管壁内のひずみを計算し、Tissue Strain Imagingも作成した。本システムにより、IVUS画像上、典型的な正常冠動脈、ソフトプラーク、ハードプラークを評価したところ、ハードプラークではひずみがほとんど認められないのに対し、ソフトプラークではひずみが大きく、また、心周期によりひずみ分布が大きく異なることが示された。平成15年度の研究成果により冠動脈病態の評価に対する有用性が示された。

研究成果

• [文献書誌] Saijo Y, Hozumi N, Kobayashi K, et al.: "Fast Fourier transform acoustic microscopy for biological tissues"Ultrasound Med Biol. 29・5s. S20 (2003)
• [文献書誌] Saijo Y, Kobayashi K, Arai H, et al.: "Pocket-size echo connectable to a personal computer"Ultrasound Med Biol. 29・5s. S54 (2003)
• [文献書誌] Saijo Y, Tanaka A, Owada N, et al.: "Intravascular tissue velocity imaging of coronary artery"Ultrasound Med Biol. 29・5s. S173 (2003)
• [文献書誌] Sasaki H, Sijo Y, Tanaka M, et al.: "Influence of tissue preparation on the acoustic properties of tissue sections at high frequencies"Ultrasound Med Biol. 29・9. 1367-1372 (2003)
• [文献書誌] 西條芳文: "超音波による心血管系の組織診断"加齢医学研究所雑誌. 54・3. 93-105 (2003)
• [文献書誌] 西條芳文: "高周波数超音波による心血管系の組織診断"Med Imag Tech. 21・2. 101-05 (2003)
• [文献書誌] Saijo Y, van der Steen AFW: "Vascular Ultrasound"Springer-Verlaq. 328 (2003)