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2020 年度 実績報告書

無侵襲温度計測機能を有する非接触型立体共振器アプリケータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H03553
研究機関明治大学

研究代表者

加藤 和夫  明治大学, 理工学部, 専任教授 (80115104)

研究分担者 新藤 康弘  東洋大学, 理工学部, 准教授 (00553017)
井関 祐也  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00780222)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード矩形空胴共振器アプリケータ / 超音波温度計測 / 無侵襲温度計測 / ハイパーサーミア / 深部癌 / 3次元有限要素法 / 3次元人体解剖学的モデル
研究実績の概要

コロナウイルス感染症の影響のため、予定していた研究実施計画に遅れが生じたものの、本研究の目的は、以下のように達成できたと考えている。
本研究課題である「無侵襲温度計測機能を有する非接触型立体共振器アプリケータの開発」では、(1)非接触型立体共振器アプリケータの試作開発、(2)加温前後の超音波画像を用いた非侵襲温度分布計測システムの試作開発、(3)上記の試作システムによる、寒天ファントム、脂肪層を含む精肉、鳥骨および豚肉で構成した模擬生体モデルの加温実験、(4)人体の2次元医用画像から3次元人体解剖学的モデルを作成し、これを用いた3次元有限要素法による加温時の温度分布シミュレーションを実施した。その結果、被加温体に接触することなく、深部加温とその加温位置制御が可能であり、その際の2次元および3次元温度分布を非侵襲的に画像化計測できる可能性を示した。さらに、加温実験の際に実施した光ファイバー温度計による実測温度と本研究手法による超音波画像を用いた計測温度との比較結果は、1℃程度以内の誤差で一致することを定量的に明らかにした。
当該年度の研究を総括すると、ここで試作した立体共振器アプリケータシステムは、(5)非接触状態において、生体の浅部組織から深部組織に発生した腫瘍を加温治療できる可能性、(6)加温時の温度分布を無侵襲的に画像化計測できる可能性を明らかにした。さらに、従来のRF誘電加温システム(接触型)およびMRIを用いた温度計測システムに比べて、(7)深部加温特性および温度計測手法が優れている、(8)小型および軽重量であるため持ち運び可能、(9)低コスト、(10)簡便で柔軟な操作性に優れている、などの優位点を有していることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Heating Characteristics of Prototype Knee Rehabilitation System Using Rectangular Resonant Cavity Applicator2021

    • 著者名/発表者名
      N. HAYASHI and K. KATO
    • 雑誌名

      Thermal Medicine

      巻: Vol. 37, No. 4 ページ: 131-140

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Basic Study of 3-D Non-Invasive Measurement of Temperature Distribution using Ultrasound Images during HIFU Heating2020

    • 著者名/発表者名
      R. Sakakibara, Y. Shindo, K. Kato, P.K. Choi and A. Takeuchi
    • 雑誌名

      Advances in Science, Technology and Engineering System Journal

      巻: Vol. 5, No. 6 ページ: 1306-1311

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Non-contact method of controlling heated area using development rectangular resonant cavity applicator2021

    • 著者名/発表者名
      Tomokage Takamatsu, Yuya Iseki, Yasuhiro Shindo, Kazuo Kato
    • 学会等名
      2021 National Radio Science Meeting(NRSM 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Heating characteristic of developed rectangular resonant cavity applicator with ultrasound temperature measurement system2021

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, Y. Shindo and K. Kato
    • 学会等名
      International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications(ICEAA2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Heating Properties of RF Capacitive Applicators with Temperature Measurement Functions from Ultrasound Images2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Irie, K. Kato and A. Takeuchi
    • 学会等名
      International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications(ICEAA2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of thermotherapy system using rectangular resonant cavity for treating2021

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, K. Kato, Y. Shindo, Y. Iseki
    • 学会等名
      13th International Congress of Hyperthermic Oncology (ICHO 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Heating properties of developed RF heating system with multiple applicators2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Irie, K. Kato, A. Takeuchi
    • 学会等名
      13th International Congress of Hyperthermic Oncology (ICHO2021)
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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