災害・緊急時の使用を目的としたポータブル骨形状可視化システムの開発

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560227
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 長宗 高樹 神戸大学, 大学院・医学系研究科, 学術推進研究員 (80397827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村津 裕嗣 神戸大学, 医学部附属病院, 講師 (30273783) ; 水野 清典 神戸大学, 医学部附属病院, 助手 (40418778) ; 黒田 良祐 神戸大学, 大学院医学系研究科, 助手 (80379362) ; 黒坂 昌弘 神戸大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (70170115) ; 吉矢 晋一 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (00201070)
• Keywords: 超音波 / 3次元電磁センサ / 骨形状 / ポータブル / 骨折 / 可視化 / 臨床 / 外科

Research Abstract

目的:
超音波デバイスと3次元電磁センサ技術の融合によって災害緊急現場に有用な、ポータブルで非侵襲の骨形状可視化システムを構築する点である。本年度においては、以下の二つの技術開発を行った。(1)骨表面・裏面検出に最適な超音波デバイスの開発、(2)超音波デバイスと3次元電磁センサ技術を用いた3次元形状の構築。
実験:
(1)骨形状可視化に最適な超音波デバイスの選定・開発を行った。1MHzから10MHzまでの複数の探触子を用意し、比較実験を行った。実験は屍体の大腿骨を対象に行った。
(2)3次元電磁センサ設置可能な超音波探触子台座を作成した。台座の6自由度(位置・姿勢)をリアルタイムに取得し、探触子から送信される超音波の3次元空間上におけるビーム路程を求めた。複数のビーム路程のデータより反射波の位置情報を得、それを組み合わせることで対象物体の3次元形状を求めた。本実験では屍体の大腿骨骨幹部を円周方向に走査を行った。大腿骨の空間上の位置情報を正確に取得するために、大腿骨側にもK-Wireを用いて、3次元電磁センサを直接設置した。
結果:
(1)0.8-3MHzの広帯域探触子で、大腿皮膚表面から送信した超音波信号が大腿骨表面及び裏面からの反射波まで捕らえることができた。その分解能は約1.0mmで、他の周波数領域の探触子より、エネルギーの伝搬性及びS/N比が高く、本研究に最適と判明した。
(2)第一反射波が大腿骨表面からの反射波と推定され、第一反射波を抽出して3次元空間上でつなぎあわせることで、実際の骨形状に近似した形状の検出が可能であった。