2018 Fiscal Year Research-status Report
高度数理解析と超音波による生体内弾性特性分布の高精度計測
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17K01406
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
佐藤 雅弘 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (90132563)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 英之 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (00344698)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 肝疾患 / 超音波エコー診断 / ずれ弾性波 / 模擬生体 / in vivo 測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心拍により肝臓内に10Hz前後のずり波が発生することが知られており，それを利用してずり波速度を計測できれば，安全かつ簡易な装置で病変を見つけることができる。現在提案されている計測法は，周波数が低いと適用できなかった。我々は媒質振動の位相分布をもとに超高分解能に２次元波数同時推定を行い，それから伝搬速度を測定できる手法（以降，本推定法と呼ぶ）を開発した．平成３０年度の研究実績を以下に述べる。
（１）超音波送受信システムへの本推定法の実装：本推定法を実際の超音波エコー信号に適用するため，超音波送受信システムへの実装を行った．測定には，市販の医用超音波プローブを利用し，標本化・保存が可能な超音波送受信システムを構築した．更に，測定した超音波エコー信号に本推定法を実現するソフトウエアを実装した．
（２）寒天ファントムを用いた模擬生体の製作と基礎実験：寒天ファントムを用いて模擬生体を製作し，実験を行った．本実験では，均一なずり波弾性特性を持つ寒天ファントムの弾性特性を計測した。まず，作製した模擬生体寒天ファントムを変形させ，変形量をレーザー変位計で，その際の外力を圧力センサで計測することにより弾性特性を推定した．次いで，本推定法を実装した超音波エコーシステム（以降本システムと呼ぶ）を用いて，ずり波の位相速度を測定した。実際には，ずり弾性特性の異なる２種類の模擬生体を作製し，本システムを使ってずり波の位相速度を推定できるか確認した。その結果，ずり波位相速度を測定できた。
（３）in vivo 画像を使った実用性実験：健常者肝臓のＢ-mode像に本推定法を適用し，ずり弾性波速度を推定できるか事前検討を行った。その結果，参考文献値と一致した位相速度を推定することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（１）超音波送受信システムへの新提案波数推定法の実装を完了した。我々の提案する本推定法を実際の超音波エコー信号に適用するため，超音波送受信システムへの実装を行った．測定には，市販の医用超音波プローブを利用し，標本化・保存が可能な超音波送受信システムを構築した．更に，測定した超音波エコー信号に本推定法を実現するソフトウエアを実装した．
（２）寒天ファントムを用いた模擬生体の製作と基礎実験を行った。本実験では，均一なずり波弾性特性を持つ寒天ファントムの弾性特性を計測した。まず，作製した模擬生体寒天ファントムを変形させ，変形量をレーザー変位計で，その際の外力を圧力センサで計測することにより弾性特性（ヤング率）を推定した．次いで，本システムを用いて，ずり波の位相速度を測定した。実際には，ずり弾性特性の異なる２種類の模擬生体を作製し，本システムを使って，ずり波の位相速度を推定できるか確認した。その結果，先の推定弾性特性と傾向が一致した。ただし，定量的には違いがあった。
（３）健常者肝臓のＢ-mode像に本推定法を適用し，ずり弾性波速度を推定できるか事前検討を行った。その結果，参考文献値と一致した位相速度を推定することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）昨年度に開発した2次元ずり波伝搬速度推定法（以下本推定法）について，数値解析データを用いた精度評価がまだ道半ばである．したがって，本推定法により得られる数値シミュレーション結果と実験値を比較することにより，精度評価を行うとともに，様々な弾性特性分布の条件下においてずり波の屈折や反射などの影響を検討し，それらの影響を低減する手法を検討する．また，伝搬速度計測における空間分解能なども評価する．
（２）模擬生体中に肝硬変や腫瘍を想定したずり波の位相速度が異なる部位を作り，その大きさ，形，位相速度の違いを種々変化させ，本手法によるずり波位相速度の測定精度を検証する。数値解析で得られる結果と比較し，どのような問題点があるかを洗い出す。
（３）ヒトの健常者の肝臓のin vivo 計測を行う。少なくとも心周期１泊分の肝臓からの超音波エコー信号を超音波送受信システムにより計測し，測定した超音波エコー信号に開発する本推定法を適用する。健常なヒト肝臓のずり波伝搬速度は，音響放射圧を用いた方法などで既に報告があるため，それら文献値と比較することで，開発する手法により適切な結果が得られることを示す。
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| Causes of Carryover |
実験を手持ちの機器や材料を使って行ったため。また，研究発表会への参加が少なかった分，出張旅費分が残った。来年度は，最終年度であり，計算システムの更なる向上を図り，これまでの研究成果を国際会議も含めて発表したい。
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Research Products
(4 results)
