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2010 年度 実績報告書

骨に囲まれた臓器・物質を画像化する超音波システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20390329
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

畑 豊  兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20218473)

研究分担者 小橋 昌司  兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00332966)
キーワード超音波 / 骨 / 頭蓋骨 / 脳表 / ファジィ論理 / 画像処理 / 信号処理 / 人口骨
研究概要

本年度では、以下の3つの研究を行い、3年間の研究を総括した。
(1) 人工再生骨内の細胞量決定:骨折や骨腫瘍により生じた大規模な骨欠損は自然治癒が困難である。骨欠損を治療する骨補填材として人工培養骨にBMSCs (Bone Marrow Stromal Cells)を注入させた混合物を使用することが考えられている。ここでは、人工培養骨より得られた超音波波形を解析して特徴値を抽出し、ニューラルネットワーク、重回帰分析及びファジィ推論による細胞量推定モデルを構築して細胞量を推定し、ロバストな人工培養骨内細胞のソフトコンピューティング評価システムを提案した。
(2) ドプラ効果によるヒト脳血流計測装置の開発:ここでは、中心周波数1.0MHzの超音波アレイプローブを用いて、頭蓋骨下における脳血管の血流速度計測を行う超音波システムを提案した。本手法では、移動物体に超音波が当たるとドプラ効果によって周波数遷移が発生する事を利用して、血流速度計測を行う。頭蓋骨と脳血管の代用として牛の肩甲骨とシリコンチューブを用いて実験を行ったところ、ドプラ効果によって血流を確認できたため、頭蓋骨下におけるシステムの有用性を確認することが出来た。
(3) 中心周波数0.5MHzと1.0MHzの超音波アレイプローブを用いた脳画像取得装置の開発:ここでは、中心周波数1.0MHzと0.5MHzの超音波アレイプローブを用いて、頭蓋骨下における脳血管の血流速度計測を行う超音波システムの検証を行った。頭蓋骨として牛の肩甲骨を、脳溝を模した対象物体として鋼製の溝を用いた。本手法を適用した結果、牛の肩甲骨の厚みを真値に近い値で測定できた。0.5MHzのアレイプローブによる取得データと1.0MHzのアレイプローブより取得した波形を合成した波形より作成した画像から溝部分を抽出した結果、0.5MHz或いは1.0MHzのアレイプローブ単体で行った結果より精度の向上を認めた。これにより、複数のアレイ装置を用いてデータを取得する方法が有効であることが明らかになった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2010

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Soft Computing Approaches to Identify Cellular Quantity of Artificial Culture Bone2010

    • 著者名/発表者名
      N.Yagi, Y.Oshiro, O.Ishikawa, K.Oe, Y.Hata
    • 雑誌名

      Proc.of 2010 IEEE World Congress on Computational Intelligence

      巻: (CD-ROM) ページ: 2852-2857

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data synthesis for trans-skull brain imaging by 0.5 and 1.0MHz ultrasonic array systems2010

    • 著者名/発表者名
      N.Yagi, Y.Oshiro, O.Ishikawa, G Hiramatsu, Y.Hata, Y.Kitamura, T.Yanagida
    • 雑誌名

      Proc.of 2010 IEEE Int.Conf.on Systems, Man and Cybernetics

      巻: (CD-ROM) ページ: 1524-1529

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Free placement trans-skull doppler system with 1.0MHz array ultrasonic probe2010

    • 著者名/発表者名
      M.Nakamura, Y.T.Kitamura, T.Yanagida, S.Kobashi, K.Kuramoto, Y.Hata
    • 雑誌名

      Proc.of 2010 IEEE Int.Conf.on Systems, Man and Cybernetics

      巻: (CD-ROM) ページ: 1370-1374

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fuzzy logic in Trans-Skull ultrasonic imaging system2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Hata, S.Kobashi, T.Yanagida
    • 雑誌名

      Proc.of Korea Institute of Intelligent Systems Fall Conference 2010

      巻: Vol.20, No.2 ページ: 3-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational intelligence in medical ultrasonic system2010

    • 著者名/発表者名
      N.Yagi, Y.Oshiro, O.Ishikawa, Y.Hata
    • 雑誌名

      Proc.of Korea Institute of Intelligent Systems Fall Conference 2010

      巻: Vol.20 No.2 ページ: 16-20

    • 査読あり
  • [学会発表] Soft computing in medicine and health monitoring2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Hata
    • 学会等名
      The 2010 International Symposium on Intelligent Systems
    • 発表場所
      東京・首都大学東京
    • 年月日
      2010-09-26
  • [学会発表] 人工培養骨のソフトコンピューティングによる評価システム2010

    • 著者名/発表者名
      八木直美, 大城宜哲, 石川治, 大江啓介, 畑豊
    • 学会等名
      第20回インテリジェント・システム・シンポジウム
    • 発表場所
      東京・首都大学東京
    • 年月日
      2010-09-26
  • [学会発表] 超音波アレイプローブによるドプラ効果を用いた脳血流計測2010

    • 著者名/発表者名
      中村匡人, 柳田敏雄, 喜多村祐里, 倉本圭, 小橋昌司, 畑豊
    • 学会等名
      第20回インテリジェント・システム・シンポジウム
    • 発表場所
      東京・首都大学東京
    • 年月日
      2010-09-26
  • [学会発表] Medical diagnosis imaging systems : image and signal processing applications aided by fuzzy logic2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Hata
    • 学会等名
      SPIE Defense, Security, Sensing
    • 発表場所
      USA・オーランド
    • 年月日
      2010-04-08

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公開日: 2012-07-19  

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