本庄 泰徳¹, 長谷川 英之^{1, 2}, 金井 浩^{1, 2}

Yasunori HONJO¹, Hideyuki HASEGAWA^{1, 2}, Hiroshi KANAI^{1, 2}

¹東北大学大学院工学研究科電子工学専攻, ²東北大学大学院医工学研究科医工学専攻

¹Department of Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Tohoku University, ²Department of Biomedical Electronic Engineering, Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

キーワード :

【目的】
心筋の収縮・弛緩特性を表す心筋ストレインレートは, 心筋機能の定量的評価に有用な方法である. しかし, 高精度計測が可能な方向は超音波ビーム方向のみである. 心臓壁の2次元変位の同時推定法は, Speckle Tracking（相互相関関数や差分絶対値差（SAD）を使用したブロックマッチング）が有用である. しかし相関係数やSADを算出するために必要なパラメータ（関心領域（Θ×D）や関心領域の移動範囲（探索領域）（ΔΘ×ΔD）の大きさ）の定量的な検討が十分に行われておらず, 詳細な検討を行う必要がある.
【対象と方法】
2次元変位推定を行うために重要なパラメータである関心領域の大きさ（Θ×D）について, 基礎実験にてシリコーン板の運動に対して2次元変位推定を行い, 推定変位と真値の差で表される二乗平均平方根（RMS）誤差ε（t; Θ, D）を用いて検討を行った. 関心領域の大きさ（Θ×D）をΘ=1.5〜10 度, D=0.09〜2.68mmまで変化させて各々の条件下でシリコーン板の2次元変位推定を行い, 推定されたラテラル方向変位x（t; Θ, D）と深さ方向変位y（t; Θ, D）をそれぞれ, シリコーン板の変位の真値x₀（t）, y₀（t）と比較してRMS誤差を関心領域の大きさ（Θ×D）ごとに算出した. RMS誤差ε（t; Θ, D）が最小のときの関心領域の大きさ（Θ₀×D₀）を最適値として決定した. 一方, 探索領域の大きさ（ΔΘ×ΔD）は変位推定を行う対象物の最大速度から決定した. さらに, 基礎実験で設定した関心領域の最適値（Θ₀×D₀）を用いてヒト心臓壁の2次元変位推定を行った.
【結果と考察】
図1は, 関心領域のラテラル方向の大きさを Θ=6.0 度とし, 深さ方向の関心領域の大きさDごとのラテラル方向推定変位x（t; Θ, D）のRMS誤差を算出したものである. RMS誤差が最小（Θ=6.0 度のとき）となる枠に対応する大きさ（Θ₀×D₀）=（6.0度×0.8mm）を最適値と決定した. 決定した関心領域と探索領域の大きさの最適値（Θ₀×D₀）=（6.0度×0.8mm）と（ΔΘ×ΔD）=（9.0度×0.175mm）を用いて心臓壁の2次元変位推定を行った結果が図2である. 心電図R波のタイミングから中隔壁が運動を始め, 再び元の位置に戻る一拍内の変位を追従することができた.