門脇 弘子¹, 船本 健一², 早瀬 敏幸², 曾根 周作³, 地挽 隆夫⁴, 橋本 浩⁴, 見山 広二⁴, 劉 磊⁴

Hiroko KADOWAKI¹, Kenichi FUNAMOTO², Toshiyuki HAYASE², Shusaku SONE³, Takao JIBIKI⁴, Hiroshi HASHIMOTO⁴, Koji MIYAMA⁴, Lei LIU⁴

¹東北大学大学院工学研究科, ²東北大学流体科学研究所, ³東北大学大学院医工学研究科, ⁴GEヘルスケア・ジャパン株式会社超音波製品開発部

¹Graduate School of Engineering, Tohoku University, ²Institute of Fluid Science, Tohoku University, ³Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University, ⁴Department of Ultrasound Product development, GE Healthcare Japan

キーワード :

【目的】
血液粘度の異常は，血液疾患や循環器系疾患に繋がるとされ，近年，その関心が高まっている．しかし，その検出方法はin vitroが一般的であり，in vivoでの定量的評価は困難である．著者らは，頸動脈血流の超音波計測と数値解析により得られるドプラ速度の差を計算にフィードバックし，実際の血管内の血流動態を再現する臨床用2次元超音波計測融合シミュレーションシステム（UMIシミュレーションシステム）を提案してきた．本研究では，本システムを応用した血液粘度の推定法を提案し，総頸動脈内血流の数値実験と臨床データの解析により本提案手法の有効性を示す．
【方法】
従来の2DUMIシミュレーションシステムでは，超音波計測により血管縦断面形状を抽出し，超音波計測と数値解析により得られるドプラ速度の差をフィードバックしつつ，誤差の総和が最小になる流入血流断面平均速度を決定した［1］．本研究では，従来のUMIシミュレーション（UMIシミュレーション①）を最初に行って時系列の流入血流断面平均速度を決定し，その流入速度を用いて血液粘度の推定のためのUMIシミュレーション②を行う．UMIシミュレーション①では，計算領域の上流端から1/8の位置から7/8の位置の領域をフィードバック領域とする．UMIシミュレーション②では上記のフィードバック領域で上流端から3/8の位置から5/8の位置までの領域をフィードバック領域から除く．そして，この除外した領域で超音波計測と数値解析により得られる血流のドプラ速度の誤差の総和の時間平均値を評価値とした．種々の血流粘度に対して解析を行い，評価値が最小となる粘度を解析対象の血液粘度の推定値とする．本研究では，GEヘルスケア製超音波診断装置LOGIQ7および超音波プローブで計測を行った70歳代女性の総頸動脈の臨床データを用いて上記の解析を行った．最初に数値解を用いた数値実験を行った後に，臨床データによる解析を行った．
【結果と考察】
上流端速度境界条件と血液粘度が未知の条件で行った数値実験では本手法により基準解の血液粘度を正しく推定できた．臨床データによる解析により得られたドプラ速度の誤差の総和時間平均値と血液粘度の関係をFig.1に示す．粘度が4×10-3Pa・sにおいて最小となり，一般的なヒトの血液粘度の範囲内の値が推定結果として得られた．
［1］加藤ら，超音波医学，Vol. 37，S268, （2010）.