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2019 年度 実施状況報告書

左心室内3次元血流ベクトルの超高時間分解能超音波計測システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18395
研究機関富山大学

研究代表者

長岡 亮  富山大学, 学術研究部工学系, 助教 (60781648)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード1.5D超音波アレイプローブ / 2次元血流推定法 / 3次元スペックルトラッキング法 / ベクトルフローマッピング法
研究実績の概要

令和元年度は昨年度にシミュレーションに基づいて設計した1.5次元(1.5D)超音波アレイプローブを用いて、ファントムを計測することでその性能評価を行った。
実際に設計した1.5D超音波アレイプローブを用いて、空間分解能・SNR等の評価を行った。その結果、シミュレーションによって算出した値と近い値が得られ、期待した性能が得られていることを確認した。また、生体を模擬したファントムを自動ステージを用いて、3次元的に移動させた際に、提案している3次元速度推定手法によって算出した速度ベクトルと真値との比較を行った。3次元的に速度推定を行うことで、従来の2次元速度推定手法を用いて推定した際と比較しても、推定値のばらつきが抑制されることを確認した。この際の計測においては、Microsonic社製の超音波送受信システムRSY0002を用いた。
3次元血流速度推定に関する精度検証においては、超音波シミュレーションによって得られた結果とその速度ベクトルの真値との比較を行うことで実施した。さらに、左心室内の3次元流れを流体解析シミュレーションを用いて推定することで、よりヒト心臓の血流動態に近い流れを再現した。
上記の1.5D超音波アレイプローブの評価に加えて、本年度は血流速度ベクトル推定法をさらに発展させ、心臓壁にどの程度の応力が加わっているかを示すWall shear stress(WSS)の推定手法も確立した。新しく提案した推定手法は、速度プロファイルの変曲点に着目しており、従来手法よりもWSSをより安定的に推定することが可能である。WSSは心機能の重要な評価指標の1つであることが知られている。これによって、血流動態だけからは分かりえなかった心機能の情報も得られ、心機能をより詳細に評価することが可能であると考える。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り、設計した1.5D超音波アレイプローブを用いて、評価ファントムおよび生体模擬ファントムの計測をすることで、その性能評価を実施することが可能であったため。

今後の研究の推進方策

令和2年度では、設計した超音波アレイプローブを用いて、引き続き血流速度推定法の精度評価を行う予定である。
その後、心臓の3次元血流推定を実施する予定である。

次年度使用額が生じた理由

コロナウィルスの影響により参加を予定していた2020年日本音響学会春季研究発表会(3月16日、17日、18日)が中止になったため。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Basic study on estimation method of wall shear stress in common carotid artery using blood flow imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nagaoka, Kazuma Ishikawa, Michiya Mozumi, Magnus Cinthio, Hideyuki Hasegawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modified high-resolution wavenumber analysis for detection of pulse wave velocity using coefficient of variation of arterial wall acceleration waveforms.2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nagaoka, Hideyuki Hasegawa
    • 雑誌名

      Journal of Medical Ultrasonics

      巻: - ページ: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s10396-019-00998-4

    • 査読あり
  • [学会発表] Visualization of blood flow velocity vectors in human heart using high frame rate ultrasound imaging and vector flow mapping2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nagaoka, Michiya Mozumi, and Hideyuki Hasegawa
    • 学会等名
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 超高時間分解能ベクトルフローマッピング法による心臓内血流ダイナミクスと2次元速度情報の評価2019

    • 著者名/発表者名
      長岡 亮, 茂澄倫也, 長谷川英之
    • 学会等名
      第13回血流会
  • [学会発表] Basic study on estimation method of shear stress in carotid artery using blood flow imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nagaoka, Kazuma Ishikawa, Michiya Mozumi, Magnus Cinthio, and Hideyuki Hasegawa
    • 学会等名
      The 40th Symposium on Ultrasonic Electronics
  • [学会発表] 超高速超音波断層法による左心室内血流動態の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      長岡 亮,茂澄倫也,石川数馬,長谷川英之
    • 学会等名
      日本超音波医学会第40回中部地方会学術集会
  • [学会発表] 高時間分解能超音波イメージングを用いた血球の粒子サイズと圧力との関係に関する基礎検討2019

    • 著者名/発表者名
      長岡 亮,大村眞朗,山口 匡,長谷川英之
    • 学会等名
      日本音響学会2019年秋季研究発表会
  • [学会発表] 超高速超音波断層法による心臓内血流ダイナミクスと流速ベクトルの可視化2019

    • 著者名/発表者名
      長岡 亮,茂澄倫也,長谷川英之
    • 学会等名
      日本超音波医学会第92回学術集会
  • [学会発表] 特異値分解を用いた頸動脈内腔領域抽出2019

    • 著者名/発表者名
      長岡 亮,長谷川英之
    • 学会等名
      日本超音波医学会第92回学術集会
  • [学会発表] 脈派の反射波成分の検出に関する基礎検討2019

    • 著者名/発表者名
      長岡 亮,長谷川英之
    • 学会等名
      日本超音波医学会第92回学術集会

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公開日: 2021-01-27  

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