心臓壁心筋の興奮による収縮の波面伝播の超音波による計測と可視化に関する研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360177
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 金井 浩 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10185895)
• 研究分担者: 西條 芳文 東北大学, 大学院・医工学研究科, 教授 (00292277)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 心臓疾患 / 医用超音波工学 / 心臓壁弾性特性 / 位相差トラッキング法 / 電気的興奮伝導 / 心筋収縮特性 / 収縮応答伝播速度 / 超音波診断

研究概要

本研究では非侵襲定量的な心筋組織性状診断のため，ヒト心臓心筋振動伝播の超音波in vivo計測に成功した。しかし計測された振動伝播が洞房結節より生じた電気的興奮に伴う収縮応答と示すには，興奮と収縮応答の時間的対応関係を明らかにする必要がある。そこでさらに本研究では，ラット摘出心筋で電気的興奮に伴う心筋の収縮応答のin vitro計測を行い，その結果，収縮応答の伝播速度は2.5m/sと算出された。この値は，従来の動物実験において知られている値に近く，振幅が数ミクロンと非常に小さいラット心筋の計測においても妥当性を示すことができた。以上，in vivoとin vitro実験の対応を示した。

研究成果

• [雑誌論文] A new concePt of the contraction-extension ProPerty of the left ventricular myocardium (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonao Tanaka, Tsuguya Sakamoto, Shigeo Sugawara, Yoshiaki Katahira, Haruna Tabuchi, Hiroyuki Nakajima, Takafumi Kurokawa, Hiroshi Kanai, Hideyuki Hasegawa, Shigeo Ohtsuki
  • 雑誌名: Journal of Cardiology 巻: 63 ページ: 313-319
  • URL: http://www.elsevier.com/locate/jjcc
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Automated ldentification of the Heart Wall in EchocardiograPhy by SuPPressing Clutter ComPonent (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Takahashi,HideyUki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Joumal ofAPPlied Physics 巻: Vol52, No.7 ページ: 07HF017-1-07HF017-7
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.07HF17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Grating lmages Lobe Artifacts in Formed from Ultrasound Diverging Transmitting Beams by Receiving Beams (2013)
  • 著者名/発表者名: Akinlolu Ponnle, Hideyuki Hasegawa and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Ultrasound in Medicine and Biology 巻: Vol.39, No.4 ページ: 681-691
  • DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2012.10.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Frame Rate Echocardiography With Reduced Sidelobe Level (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics,and Frequency Control 巻: Vol.59, No.11 ページ: 2569-2575
  • URL: http://www.ecei.tohoku.ac.jp/…/pdf-fullpaper/165hasegawa2012.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of Correlation Kernel Size for Accurate Estimation of Myocardial Contraction and Relaxation (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Honjo, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 51, No.7 ページ: 07GF06-1-07GF06-12
  • DOI: 10.1143/JJAP.51.07GF06
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bekki-Nozaki Hole in Traveling Excited Waves on Human Cardiac Interventricular Septum (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoki Bekki, Yoshifumi Harada, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol. 81, No. 6 ページ: 073801-1-073 801-4
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.073801
  • 査読あり
• [雑誌論文] 二次元収縮弛緩特性計測を目指した心筋運動の高フレームレート計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本庄泰徳, 長谷川英之, 金井浩
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: Vol.J94-A ページ: 826-835
  • URL: http://www.ecei.tohoku.ac.jp/~hkanai/pdf-ullpaper/158honjo2011.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological basis significance of left ventricular suction studied using echo-dynamography (2011)
  • 著者名/発表者名: Motonao Tanaka, Tsuguya Sakamoto, Shigeo Sugawara, Hiroyuki Nakajima,Takeyoshi Kameyama, Haruna Tabuchi, Yoshiaki Katahira, Shigeo Ohtsuki, Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Journal of Cardiology 巻: Vol. 58, No.3 ページ: 232-244
  • URL: http://www.elsevier.com/locate/jjcc
• [雑誌論文] Automated Identification of the Heart Wall Throughout the Entire Cardiac Cycle Using Optimal Cardiac Phase for Extracted Features (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Takahashi, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 50, No.7 ページ: 07HF16-1-07HF16-9
  • DOI: 10.1143/JJAP.50.07HF16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi Element Diverging Beam from a Linear Array Transducer for Transverse Cross Sectional Imaging of Carotid Artery : Simulations and Phantom Vessel Validation (2011)
  • 著者名/発表者名: Akinlolu Ponnle, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 50, No.7 ページ: 07HF05-1-07HF05-10
  • DOI: 10.1143/JJAP.50.07HF05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Minute Mechanical-Excitation Wave-Front Propagation in Human Myocardial Tissue (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kanai and Motonao Tanaka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 50, No. 7 ページ: 07HA01-1-07HA01-7
  • DOI: 10.1143/JJAP.50.07HA01
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-frame-rate Echocardiography Using Diverging Transmit Beams and Parallel Receive Beamforming (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Journal of Medical Ultrasonics 巻: Vol. 38, No. 3 ページ: 129-140
  • DOI: 10.1007/s10396-011-0304-0
  • 査読あり
• [学会発表] In vitro 超音波計測による電気的興奮に伴う心筋の収縮応答の可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田雄太, 田頭秀章, 長谷川英之, 福永浩司, 金井 浩
  • 学会等名: 日本超音波医学会第87回学術集会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20140509-11
• [学会発表] in vitro 実験における電気的興奮に伴う心筋応答の遅延分布の可視化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田雄太, 田頭秀章, 長谷川英之, 福永浩司, 金井 浩
  • 学会等名: 第34回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム3P5-11
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20131120-22
• [学会発表] 電気的興奮に伴う心筋収縮伝播の超音波による高時間分解能計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田雄太, 田頭秀章, 長谷川英之, 福永浩司, 金井 浩
  • 学会等名: 日本音響学会2013年秋季研究発表会1-4-3
  • 発表場所: 豊橋
  • 年月日: 20130925-27
• [学会発表] ラット心筋を用いた電気的興奮による筋収縮の伝播速度計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田 雄太, 長谷川英之, 金井 浩
  • 学会等名: 日本音響学会2013年春季研究発表会講演論文集3-4-3
  • 発表場所: 八王子
  • 年月日: 20130313-15
• [学会発表] ラット摘出心筋を用いた電気的興奮に伴う心筋の収縮応答の超音波計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田雄太, 田頭秀章, 長谷川英之, 福永浩司, 金井 浩
  • 学会等名: 第73回超音波エレクトロニクス研究会73-1
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-11-28
• [図書] 医用画像解析ハンドブック (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川英之, 金井 浩
  • 総ページ数: 437-446
  • 出版者: オーム社
• [備考]
  • URL: http://www.ecei.tohoku.ac.jp/~hkanai/index.html
• [産業財産権] ultrasonography (2013)
  • 発明者名: 金井 浩, 長谷川英之, 福元剛智
  • 権利者名: 松下電器産業, 東北大学
  • 産業財産権種類: 登録特許
  • 産業財産権番号: US 8,465,426 B2
  • 出願年月日: 2013-06-18
  • 外国
• [産業財産権] ultrasonographic device (2013)
  • 発明者名: 金井 浩, 長谷川英之, 鈴木隆夫
  • 権利者名: 松下電器産業・東北大学
  • 産業財産権種類: 登録特許
  • 産業財産権番号: US 8,512,248 B2
  • 出願年月日: 2013-08-20
  • 外国