球面拡散ビームによる革新的超音波イメージング

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25630165
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 長谷川 英之 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (00344698)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 超音波 / 拡散波 / ビームフォーミング

研究実績の概要

前年度に開発した受信ビームフォーミング法および断層像構築手法では，球面拡散波により超音波が照射された範囲に関して，異なる角度で多数の受信集束ビームを形成することにより超音波断層像を構築している．球面拡散波を用いた超音波イメージングでは，多数の送信・受信角度において得られた超音波信号を重ね合わせて断層像を構築するため，超音波断層像の角度依存性を低減できる．その結果，頸動脈壁短軸断面のように超音波の入射角度により反射強度が大きく変化し，描出可能領域が制限されるようなターゲットに対して，集束送信ビームを用いた従来のビームフォーミング法に比べ，球面拡散送信ビームを用いた提案手法の方が描出可能範囲が拡大されることを，模擬血管を用いて評価した．また，球面拡散ビームを用いた超音波イメージング法に基づく，対象物の変位計測法に関する研究を行った．変位計測については，血流速度ベクトル計測のための2次元変位推定法の開発を行った．超音波ドプラ法による従来の速度計測法では，ある1つの超音波ビーム方向の速度成分のみが推定されていたが，本計測法では，球面拡散ビームを用いた超高速超音波イメージング法とパターンマッチングを用いた2次元変位推定法を組み合わせることにより血流速度ベクトルの推定を実現した．球面拡散送信ビームを用いたイメージングでは，空間分解能およびコントラストが劣化するため，得られた断層像を用いた変位推定の精度も劣化する．前年度に開発した高空間分解能化・高コントラスト化手法を用いることにより，2次元変位(速度)ベクトルの推定精度も向上することが示された．ヒトを対象としたin vivo計測では，心臓内腔の複雑な血流動態のイメージングに成功し，その有効性を示すことができた．

研究成果

• [雑誌論文] Effect of element directivity on adaptive beamforming applied to high frame rate ultrasound (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 巻: 62 ページ: 511-523
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TUFFC.2015.006973
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of sub-aperture beamforming on phase coherence imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 巻: 61 ページ: 1779-1790
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TUFFC.2014.006365
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro experiment using porcine artery for evaluation of ultrasonic measurement of arterial luminal surface profile (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Nagai, Magnus Cinthio, Hideyuki Hasegawa, Martin Bengtsson, Mikael Evander, John Albinsson, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Journal of Medical Ultrasonics 巻: 41 ページ: 431-437
  • DOI: 10.1007/s10396-014-0541-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of spatial resolutions of parallel beamforming and diffraction tomography in high frame rate echocardiography (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 07KF02-1-3
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.07KF02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Echo speckle imaging of blood particles with high-frame-rate echocardiography (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Takahashi, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 07KF08-1-7
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.07KF08
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasonic visualization of propagation of myocardial vibration driven by electrical excitation of myocardium of rat in ex vivo experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuta Fujita, Hideaki Tagashira, Hideyuki Hasegawa, Kohji Fukunaga, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 07KF25-1-7
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.07KF25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of accuracy in ultrasonic measurement of luminal surface roughness of carotid arterial wall by deconvolution filtering (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Nagai, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 07KF19-1-9
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.07KF19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of feature extraction for automated identification of heart wall regions in different cross sections (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Nakahara, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 07KF09-1-9
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.07KF09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correction of change in propagation time delay of pulse wave during flow-mediated dilation in ultrasonic measurement of arterial wall viscoelasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuki Sato, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 07KF03-1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.07KF03
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of shear viscoelasticity by continuous-wave ultrasound using dual acoustic radiation pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaori Tachi, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 07KF17-1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.07KF17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of myocardial displacement estimation using subkernels for cross correlation between ultrasonic RF echoes (2014)
  • 著者名/発表者名: Dai Asari, Hideyuki Hasegawa, and Hiroshi Kanai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 07KF21-1-7
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.07KF21
  • 査読あり
• [学会発表] 高速超音波イメージングと循環系動態計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川英之
  • 学会等名: 第17回日本栓子検出と治療学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-10-04 – 2014-10-05
  • 招待講演
• [学会発表] 頸動脈における脈波伝播の高速超音波イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川英之
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告 超音波研究会
  • 発表場所: 米沢
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-09-29
• [学会発表] Phase Coherence Factor with Sub-Aperture Beamforming (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa
  • 学会等名: 2014 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-06
• [学会発表] High Frame Rate Ultrasound for Measurement of Cardiovascular Dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa
  • 学会等名: 7th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] High Frame Rate Ultrasonic Imaging for Measurement of Tissue Dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa
  • 学会等名: 第53回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-26
• [学会発表] 高速イメージングによる定量計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川英之
  • 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: 2014-05-09 – 2014-05-11
• [学会発表] Phase coherence Factor と開口分割による高速超音波イメージングの高空間分解能化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川英之
  • 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: 2014-05-09 – 2014-05-11
• [図書] Ultrasonic Methods for Measurement of Small Motion and Deformation of Biological Tissues for Assessment of Viscoelasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Hasegawa and Hiroshi Kanai
  • 総ページ数: 45
  • 出版者: ASME Press
• [備考] 東北大学 金井・長谷川研究室
  • URL: http://www.ecei.tohoku.ac.jp/hkanai/