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本研究の目的は、マウスの脳の微小血流を頭蓋骨越しに観察するために、低周波数の半球状アレイ型超音波トランスデューサによる３次元イメージングを実現するとともに、得られた超音波信号から微小血流成分のみを取得するアルゴリズムを開発することである。
256ch半球状アレイ型トランスデューサを開発し、その基礎的性能について検証した。256ch独立送受信が可能なプログラマブル超音波送受信装置を使用して、5本のタングステンワイヤーを微小血管とみなしたマウス頭蓋モデルを水中に保持し超音波の送受信を行った。
半球状アレイトランスデューサの全素子を送信素子に用いる合成開口送信法（全素子STA）と、フレームレートを向上させるために送信回数を減らした合成開口送信法をテストし、256素子のうち7つあるリングから4素子を選んだ28素子を用いたSTAにより、全素子STAと同等の鮮明かつ均一な画像を高いフレームレートで得ることができた。
特異値分解（SVD）とは組織と血流が異なる時間的・空間的特徴を有することを利用して、組織／血流を分離する方法である。従来のSVD では画像全体に均一にクラッタ―フィルタをかけていたのに対し、本研究では組織深度により異なるSVD フィルタをかけ、さらにtop-hatフィルタを施すことで、表面に近い部位では非常に細い血管を、組織深層では比較的太い血管を鮮明に可視化することが可能となった。
これらの研究成果により、マウスの脳血管の３次元構造を経頭蓋にリアルタイムで可視化する経頭蓋超音波４次元イメージングの基本性能が実証された。
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