生体海線骨骨梁のリアルタイム画像化と力学的健全性評価システム

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13680930
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 野方 文雄 岐阜大学, 工学部, 教授 (70047629)
• 研究分担者: 玉川 浩久 岐阜大学, 工学部, 助手 (60324282)
• キーワード: 生体骨 / 3D骨梁構造 / 超音波 / リアルタイム可視化 / 海綿骨 / 骨折リスク評価 / 骨粗鬆症 / 医療機器

研究概要

わが国の高年齢化に伴い医療費は毎年1兆円増(総額34兆円)のペースで進み、特に、循環器系疾患(心疾患、脳卒中など)や骨粗鬆症による大腿骨、腰椎骨折による寝たきり人口増加が医療費、介護費用を増大させている。
骨粗鬆症は若年齢者にも多く見られるようになり、これまで以上の検診技術、すなわちX線や超音波を透過させることによる骨量評価だけでなく、海綿骨骨梁の可視化技術の確立が医療現場からも強く望まれていた。
本研究では、超音波法を用いて海綿骨内部の3次元骨梁構造の可視化技術開発を目指している。これまでに得られた結果を以下に示す。
1)医用超音波装置を改造して、プローブ(リニアアレイ96素子)からのAモード信号を取り出し、コンピュータへ入力できるようにした。これらは、エクセルを利用して、最適な可視化アルゴリズムの確立へ供した。
2)骨内部を通過する時の減衰曲線を仮定し、動物骨の海綿骨試験片を用いて可視化に最適な係数を見出し、2次元図を描くことができた。
3)海綿状をした人工材料試験片(セラミックスフォーム)を用いて、骨の可視化と同様な手法により可視化を行い、係数を変更する事により2次元図を描くことができた。
4)ヒトの踵骨(ほぼ海綿骨からなる)についても可視化を試みたが、データ取り込み時間が長いので、足の固定が難しく、1本のAモード信号のみにより可視化した(1次元図)。
今後の予定
1)3次元海綿骨骨梁構造可視化のための装置の準備、模擬骨試験片(ファントム)の試作
2)データ取得と骨画像作成アルゴリズムの検討と最終的な手法の確立をめざしている。
なお、ヒトへの応用(実用化)には、データ取得時間を1秒以下で取れるようにする必要がある。

研究成果

• [文献書誌] F.Nogata: "Evaluation of Mechanical Integrity of in Vivo Human Bone using ultrasonics"Proceedings of APFS & ATEM '01, APC on Fracture and Strength '01, and Inter.Conf.On Ad.Tech.in Exp.Mech.'01.. No.1. 189-193 (2001)
• [文献書誌] H.Tamagawa: "Adhesion Between the Anionic and the Cationic Gels, and its Intimate Correlation to the Hardening of Amphoteric Gels"Proceedings of APFS & ATEM '01, APC on Fracture and Strength '01,and Inter.Conf.On Ad.Tech.in Exp.Mech.'01.. No.2. 878-883 (2001)
• [文献書誌] F.Nogata: "Estimation of Bone Area Fraction and Visualization of Architecture Using Ultrasonic Signals"Inter.Con.On Biomechanics combined with the Annual Scientific Meeting of Taiwanese Society of Biomechanics. 82 (2001)
• [文献書誌] 野方 文雄: "超音波による海綿骨の画像化について"日本機械学会第12回バイオエンジニアリング学術講演会・秋季セミナー. 01-27. 101-102 (2001)
• [文献書誌] 野方 文雄: "音で診る骨の健康"日本機械学会誌. 104・997. 806-807 (2001)
• [文献書誌] 野方 文雄: "超音波による生体海綿骨の骨量と強度評価"超音波テクノ. 13・10. 36-39 (2001)