北村 浩典¹, 永井 慶史¹, 長谷川 英之^{1, 2}, 金井 浩^{1, 2}

Kosuke KITAMURA¹, Yoshifumi NAGAI¹, 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 Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Tohoku University

キーワード :

【目的】
動脈硬化症の極早期段階では,内皮細胞の欠損により頸動脈壁内膜表面が粗くなる［1］．内皮細胞1つの厚さは10-20 μm［2］であるため,この微小な表面粗さ計測のためには超音波診断装置のビーム方向の空間分解能の向上が必要である．我々は位相差トラッキング法とブロックマッチングを用い,微小な表面形状を計測するための手法を提案した［3］．しかし,1本のビームによる計測範囲は血管壁の長軸方向変位量に制限される．本報告では,複数のビームで計測された表面形状を結合し,計測範囲を拡張する．
【原理】
心1拍中に,血管は半径方向へ拍動するとともに,長軸方向へも動く．この際の拍動と表面粗さによる径方向への変位は位相差トラッキング法を用いて推定する．拍動による径方向への変位は数百μmであり,表面粗さによる径方向変位数μmよりも大きい．そのため,拍動による径方向への変位成分を,複数ビームで得られた径方向変位の平均値を各ビームの径方向変位から引くことで除去する．また,長軸方向への変位はブロックマッチングにより推定する．血管壁の長軸方向変位と表面粗さによる径方向変位から,微小な表面形状を高精度に推定できる．さらに,あるビームにおける表面形状計測範囲は隣のビームの計測範囲と重畳している．そのため,重畳部分の表面形状の整合誤差が最小となるように結合することにより,長軸方向変位量よりも広範囲を計測できる．
【対象】
水槽実験において,10本のノコギリ刃形状（高さ: 8 μm）を持つシリコーン板の表面形状を計測した．また,ヒト頸動脈壁内膜表面においてin vivo計測を行った．
【結果】
水槽実験において,図に示すようにシリコーン板の表面形状を3回,再現性よく計測することができた．レーザ変位計と比較すると,10本のノコギリ刃形状の高さと周期がよく対応した．さらに,健常者の頸動脈内膜表面粗さのin vivo計測を行い,10 μm程度の表面粗さを計測することができた．
【結論】
水槽実験において,微小な表面形状計測の空間分解能は,ビーム方向に10 μm,ラテラル方向に500 μmであり,in vivoでも10 μm程度の粗さを計測可能であった．
【参考文献】
1）E. Sho, et al. Exp. Mol. Pathol. 73 （2002） 142.
2）上原他．一目でわかる血管障害．MEDSi,東京（1995） 17．
3）M. Cinthio, H. Hasegawa, and H. Kanai. IEEE Trans. UFFC 58 （2011） 853.