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

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

キーワード :

【目的】
心臓壁の2次元変位の同時推定法として相互相関を使用したスペックルトラッキングが有用である. しかし, 相関係数を算出する際の2次元窓幅の定量的な検討が十分に行われていない. また, 時間分解能が低いため, 等容性収縮期など収縮弛緩の機序において, 微小な運動を連続的に計測することが不可能であった.
本報告では, シリコーン板を用いた基礎実験によって窓幅を定量的に決定した. さらに, 決定した窓幅を適用して, 心臓壁の2次元方向の微小変位の高フレームレート（1020 Hz）計測［1］を行った.
【対象と方法】
スペックルの大きさは, 超音波ビームのビーム幅とパルス幅に依存する［2］. そこで, 相関窓の形状を2変量正規分布とし, 超音波ビームの焦点距離における音圧分布の半値幅（ラテラル方向: Δl, 深さ方向: Δd）を用いて, 正規分布のラテラル方向と深さ方向の標準偏差を（σ_l, σ_d）＝（α・Δl, α・Δd）と定義した. 窓幅（W_l×W_d）は, 正規分布の95％を含む領域±2・（σ_l,σ_d）＝ ±2・（αΔl, αΔd）として設定し, 変数αを0.2から2.0まで変化させ, シリコーン板の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（α）が最小となるαを採用した.
【結果】
2次元運動するシリコーン板の2次元方向の変位を推定し, RMS誤差ε（α）を算出した. 図（1）に示すように, 変数α＝1.1, 窓幅（W_l×W_d）＝（7.0×4.8） ［mm］ （深さ: 50 mm）のとき, RMS誤差ε（α）が最小となった. このときの窓幅を最適値としてin vivo計測に適用した.
図（2）のように, 心電図R波から等容性収縮期までの心室中隔壁左室側の2次元変位を推定した. 図（3-a）に示すように, 中隔壁は, R波直後に心尖方向に収縮し, R波から20 ms後に心基部側の壁から心基部方向に移動した. また, 図（3-b）に示すように, R波直後から心基部側の壁から右室方向に移動し, R波から30 ms後から左室側に移動することがわかった.
【結論】
高フレームレート計測を行うことで, 従来, 連続的に捉えることができなかった微小変化を高精度に連続的に捉えることができた.
【参考文献】
［1］Y. Honjo et. al., IEEE2008, P3B033-04, pp. 1995-1998, （2008）.
［2］I. Akiyama et. al., IEICE, J71-D, pp. 733-736, （1998）