東 隆¹, 馬場 渉¹, 青柳 良佑¹, 中村 弘文¹, 荒井 修², 佐々木 明¹, 葭仲 潔³, 高木 周¹, 松本 洋一郎¹

Takashi AZUMA¹, Wataru BABA¹, Ryousuke AOYAGI¹, Hirohumi NAKAMURA¹, Osamu ARAI², Akira SASAKI¹, Kiyoshi YOSHINAKA³, Shu TAKAGI¹, Yoichiro MATSUMOTO¹

¹東京大学工学部, ²日立アロカメディカル, ³総合技術総合研究所ヒューマンテクノロジー研究室

¹Faculty of Engineering, University of Tokyo, ²US, HItachi Aloka Medical, ³Human Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

キーワード :

【背景と目的】
　HIFU（High Intensity Focused Ultrasound）治療は患部のみを選択的に治療する低侵襲な治療法であり,術後の生活の質や入院期間短縮の観点から期待されている．患部を目視することなく治療するため,治療ビームの焦点位置や焦点での音響強度を治療のための照射の前に確認できることや,治療中の熱凝固域の分布を可視化する手法を備えることが必須となる．本報告では治療前に焦点位置や音響強度を確認するターゲティング手法と治療中の熱凝固域の分布を確認するモニタリング手法に関して最近の開発を紹介して,その可能性や限界を議論する．
【対象と方法】
　今回,ターゲティング及びモニタリングに関して音響放射圧を用いる方法に関して報告する．音響放射圧は対象部位において超音波が吸収や散乱もしくは反射された際に対象物に働く力であり,この放射圧による対象組織の変位を調べることで外部からの機械的な入力に対する対象組織の応答を調べることが出来る．組織の変位を検出する方法としてはMRI（Magnetic Resonance Imaging）や超音波パルスエコーを用いる方法があり,それぞれ先行研究がある．我々はリアルタイムにフィードバックする情報が得られる可能性や,装置小型化の観点から超音波パルスエコー法を用いて変位検出方法に関して開発を行っている．ターゲティングでは,HIFUと同程度の音響強度でありながら照射時間は1/1000程度とすることで有意な温度上昇をもたらさずに焦点部においてのみ組織変位を発生させる．放射圧の起源が散乱より吸収の効果が支配的である場合には,温度上昇と変位量は共に焦点部での音響強度と超音波吸収係数の積に比例するため,事前に治療効果を推定するには適している．モニタリングではHarmonic Motion Imaging （HMI）を用いる［1］．HMIでは,振幅に変調をかけた集束超音波を用いて音響放射圧にも変調を加え,焦点領域の生体組織に局所的な振動を引き起こす．その振幅変化から,熱凝固に伴う硬さの変化を推定する手法である．
　生体組織の熱変性と音響放射圧の印加に伴う変形に関しては豚や鳥の肝臓切片を用いた実験的な検討と行った．強力集束超音波は2MHz,変位計測用超音波は7.5MHzの超音波を用い,強力集束超音波には31Hzの振幅変調をかけた．
【結果と考察】
　ターゲティングに関しては,提案手法により検出された焦点位置と,光学的な手法で調べた熱凝固開始位置の誤差は1mm以内であった．またモニタリングに関しては熱変性が生じていた焦点領域近傍の領域における振幅が150μmから75μmへ減少した一方で,焦点領域から離れた領域において振幅の減少は計測限界以下であった．
【まとめ】
　HIFUのターゲティング像及びモニタリング像の可視化手法の開発を行った．生体の肝臓切片を用いた実験の結果,ターゲティング及びモニタリング共に提案手法の有用性を確認することができた．
【参考文献】
［1］C. Maleke and E. E. Konofagou,IEEE TRANS. BIOMED. ENG.,vol.57 pp.7, 2010.