超音波照射に起因する生体内温度障害を避けるための精密測定法と数値解析法の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23500568
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 遠藤 信行 神奈川大学, 工学部, 教授 (20016801)
• 研究分担者: 土屋 健伸 神奈川大学, 工学部, 准教授 (50291745)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 超音波照射 / 温度上昇 / 精密測定 / 数値計算 / 還流 / FDTD / 血流による冷却 / ファントム

研究概要

放射圧を利用する弾性映像法のような新しい超音波診断法は従来法より強い音響エネルギーを使用するため、音響照射により発生する組織内の温度上昇に関する安全性を確認することは重要である。筆者らは、擬似血液循環システムを持つ模擬生体ファントム内の3次元精密温度分布推定プログラムについて研究した。MPIによる並列計算とGPUを用いる3D FDTD-HCE法を開発した。90mm角の含有物を有する寒天ファントムを製作した。ファントムの熱的・音響学的数値は軟部組織の値とほぼ同じである。中心部の温度上昇を観測する赤外線計測器を作った。3D数値計算と実測値はよく一致し、本法の有用性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Experiment and Numerical Analysis of Temperature Rise in Phantom Caused by High-Intensity Focused Ultrasonic Irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Tanaka, K.Shimizu, S.Sakuma, T.Tsuchiya, N.Endoh
  • 雑誌名: Jpn.J.Apl.Phys 巻: 52(7B) ページ: 07HF09 (5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basic Study of Properties of Planate Acoustic Lens Constructed with Phononic Crystal Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Tsuchiya, T.Anada, N.Endoh, S.Matsumoto, and K.Mori
  • 雑誌名: Jpn.J.Apl.Phys 巻: 51 (7B) ページ: 07GG11 (5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Analysis of Frequency Characteristics of a Prototype Planate Acoustic Lens Constructed by Phononic Crystal Structures (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Tsuchiya, T.Anada, N.Endoh, S.Matsumoto, and K.Mori
  • 雑誌名: Proc. of IEEE International Ultrasonics Symposium 2012 ページ: 5
  • 査読あり
• [学会発表] 血流の熱搬送効果が生体ファントム内の温度分布に与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 深澤昂太, 清水一磨, 波田野雄一, 土屋健伸, 遠藤信行
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告
  • 発表場所: 機械振興会館, 東京
  • 年月日: 2014-05-16
• [学会発表] 熱画像法ならびに熱電対法を用いた強力集束超音波照射時の温度上昇値の時間変化測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水一磨, 佐久間優, 田中伸, 土屋健伸, 遠藤信行
  • 学会等名: 日本超音波医学会第86回学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場, 大阪
  • 年月日: 2013-05-24
• [学会発表] 3 次元FDTD-HCE 法を用いたファントム内部の温度上昇解析 -熱画像と熱電対による観測結果との比較- (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水一磨, 田中伸, 佐久間優, 土屋健伸, 遠藤信行
  • 学会等名: 日本音響学会講演論文集
  • 発表場所: 工学院大学, 八王子
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] Comparison of 3D-Simulation and Experiment of Temperature Rise in Phantom Caused By Ultrasound Irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Endoh, T.Tsuchiya, S.Tanaka, and S.Sakuma
  • 学会等名: Proc. of Youngnam-Kyushu Joint Conference on Acoustic 2013
  • 発表場所: Korea Maritime and Ocean University, Busan
  • 年月日: 2013-01-25
• [学会発表] 3D-Simulation for temperature rise in tissue mimicking phantom with bone (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Endoh, T.Tsuchiya, S.Sakuma, S.Tanaka
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告
  • 発表場所: Pukyong University, Busan
  • 年月日: 2012-08-15