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2021 年度 実績報告書

生体の物理特性を反映したマルチスケール超音波病理診断技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04482
研究機関千葉大学

研究代表者

山口 匡  千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (40334172)

研究分担者 長谷川 英之  富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (00344698)
吉田 憲司  千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (10572985)
林 秀樹  千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (20312960)
小玉 哲也  東北大学, 医工学研究科, 教授 (40271986)
丸山 紀史  順天堂大学, 医学部, 准教授 (90375642)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード超音波 / 定量診断 / 標準化 / 無侵襲 / 病理診断 / マルチスケール
研究実績の概要

超高周波数帯域の超音波を用いて細胞レベルでのミクロな音響特性を評価する際に、評価試料作成時において生体組織に変性が生じることが問題となっていた。そこで、特に薬剤処理による影響を極力排除した上で、高精度に超音波観察および評価が可能なプロトコルを考案し、その妥当性を検証した。また、臨床で使用される帯域も含めた広い周波数領域における音響特性の評価法を複数提案し、模擬生体試料および動物試料での検証を行った。これらの技術によって、生体内と生体外の双方における音響特性を連携させて考察することが可能となった。
並行して、生体内組織における散乱特性と組織構造との関係性について、超音波・X線・光の複数モダリティで評価するとともに、摘出後の組織についても超音波と光で音響特性と構造を評価し、相互の情報を用いて検証した。その結果、肝臓やリンパ節における各種の組織の性質と構造および性状と音響的性質の関係性が三次元で理解可能となった。散乱特性として、主に後方散乱特性と振幅包絡特性に着目しており、各種の評価対象の性状と評価法とのマッチングなどについても検証している。
アニュラアレイセンサを用いた高速なデータ収集システムについて、引き続いてのコロナ禍の影響で海外企業に作成を委託していたパルサーレシーバーの完成が遅れたものの、最終的にハードウェアおよびソフトウェアが揃い、最終形態として組み上げることが可能となり、模擬生体試料を対象とした評価試験を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] Riverside Research/Columbia University/University of Wisconsin-Madison(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Riverside Research/Columbia University/University of Wisconsin-Madison
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Chang Gung University(その他の国・地域(台湾))

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Chang Gung University
  • [雑誌論文] In vivo quantitative ultrasound on dermis and hypodermis for clasiifying lymphedema severity in humans2022

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Omura, Wakana Saito, Shinsuke Akita, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 48(4) ページ: 646-662

    • DOI

      10.1016/j.ultrasmedbio.2021.12.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fatty liver evaluation with double-Nakagami model under low-resolution conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sato, Kazuki Tamura, Shohei Mori, Dar-In Tai, Po-Hsiang Tsui, Kenji Yoshida, Shinnosuke Hirata, Hitoshi Maruyama, Tadashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60(SD) ページ: SDDE06

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abf07d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Verification of the influence of liver microstructure on the evaluation of shear wave velocity2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Ito, Takuma Oguri, Naohisa Kamiyama, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60(SD) ページ: SDDE11

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abf59a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of backscattering coefficient evaluation with clinical ultrasound scanner in homogeneous medium when sound field characteristics differ from reference signal2021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Oguri, Masaaki Omura, Wakana Saito, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60(SD) ページ: SDDE24

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abfa6c

    • 査読あり
  • [学会発表] Evaluation of Backscattering Properties in Skin Tissue by High-frequency Annular Array2021

    • 著者名/発表者名
      Wakana Saito, Masaaki Omura, Jeffrey A. Ketterling, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 42nd Symposium on UltraSonic Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] FDTD verification of influence of layered structure on shear wave velocity2021

    • 著者名/発表者名
      Kodai Osato, Wakana Saito, Takuma Oguri, Naohisa Kamiyama, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 42nd Symposium on UltraSonic Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional evaluation of the relationship between speed of sound and scattering characteristics of lymph nodes in tumor-bearing mice2021

    • 著者名/発表者名
      azuma Noguchi, Masaaki Omura, Takashi Ohnishi, Matsumoto Daiki, Tetsuya Kodama, Hideaki Haneishi, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 42nd Symposium on UltraSonic Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of relationship between liver structure and frequency dependency of speed of sound and attenuation2021

    • 著者名/発表者名
      Mai Ino, Kazuma Noguchi, Suguru Seto, Masaaki Omura, Kazuki Tamura, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 42nd Symposium on UltraSonic Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification of Amplitude Envelope Analysis Model for NASH Liver Evaluation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ujihara, Kazuki Tamura, Shohei Mori, Dar-In Tai, Po-Hsiang Tsui, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 42nd Symposium on UltraSonic Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Amplitude Envelope Analysis for Characterizatio of Fibrous Tissue and Fat Droplets in Liver2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ujihara, Kazuki Tamura, Shohei Mori, Dar-In Tai, Po-Hsiang Tsui, Hiroyuki Hachiya, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      IEEE International, Ultrasonics Symposium 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋肉組織におけるシアウェーブエラストグラフィの評価安定性のシミュレーション検証2021

    • 著者名/発表者名
      大里晃大,西東若菜,大栗拓真,神山直久,平田慎之介,吉田憲司,山口 匡
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
  • [学会発表] 複数種の散乱源が混在する媒質における振幅特性の成分判定精度の検証2021

    • 著者名/発表者名
      氏原裕貴,田村和輝,森翔平,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
  • [学会発表] ラット臓器の凍結試料における音速評価精度の検討2021

    • 著者名/発表者名
      瀬戸駿,伊能舞,野口和馬,田村和輝,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
  • [学会発表] 多成分媒質の後方散乱係数解析における周波数依存性の検討2021

    • 著者名/発表者名
      八木風音,西東若菜,大村眞明,大栗拓真,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
  • [学会発表] 層構造媒質の後方散乱解析における音場特性と減衰補正精度の関係性2021

    • 著者名/発表者名
      沓沢駿人,西東若菜,八木風音,大村眞朗,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
  • [学会発表] 複数種の散乱体が混在する媒質におけるDouble-Nakagami Modelの評価精度検証2021

    • 著者名/発表者名
      比賀大成,氏原裕貴,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
  • [学会発表] サルコペニアの早期評価に向けた多種組織の音響特性評価の基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      橋本明楽,大澤侑暉,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
  • [学会発表] FDTDによる層構造を有する媒質における横波伝搬の基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      大里晃大,西東若菜,大栗拓真,神山直久,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
  • [学会発表] 層構造を持つ媒質におけるアニュラアレイでの後方散乱特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      西東若菜,大村眞朗,大澤侑暉,Ketterling Jeffrey,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
  • [学会発表] 後方散乱特性解析における送受信音場と組織構造の関係性の検証2021

    • 著者名/発表者名
      八木風音,西東若菜,大村眞朗,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
  • [学会発表] NASH肝エコーの振幅包絡特性解析における組織分布と評価パラメータの関係性に関する検証2021

    • 著者名/発表者名
      原裕貴,田村和輝,森翔平,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
  • [学会発表] 臓器不全マウス・ラットにおける多種組織の音響インピーダンス評価2021

    • 著者名/発表者名
      橋本明楽,大澤侑暉,平田慎之介,吉田憲司,丸山紀史,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
  • [学会発表] 臨床から顕微レベルの周波数帯におけるラット臓器の音速・減衰特性の評価2021

    • 著者名/発表者名
      伊能舞,野口和馬,瀬戸駿,吉田憲司,平田慎之介,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
  • [学会発表] 試料作製法の違いが生体組織の音速評価に与える影響の検討2021

    • 著者名/発表者名
      瀬戸駿,野口和馬,田村和輝,平田慎之介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
  • [学会発表] アニュラアレイによる後方散乱特性解析の臨床応用へ向けた基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      西東若菜,大村眞朗,Jeffrey Ketterling,山口匡
    • 学会等名
      日本超音波医学会第94回学術集会
  • [学会発表] 筋のSWV評価における骨の影響の工学的考察2021

    • 著者名/発表者名
      山口匡,伊藤大貴,大栗拓真,神山直久
    • 学会等名
      日本超音波医学会第94回学術集会
  • [学会発表] 後方散乱特性解析によるリンパ浮腫組織の超音波定量評価2021

    • 著者名/発表者名
      西東若菜,大村眞朗,秋田新介,吉田憲司,山口匡
    • 学会等名
      日本超音波医学会第94回学術集会

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公開日: 2022-12-28  

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