五明 美香子¹, 近藤 健悟², 山川 誠³, 椎名 毅²

Mikako GOMYO¹, Kengo KONDO², Makoto YAMAKAWA³, Tsuyoshi SHIINA²

¹京都大学医学部人間健康科学科, ²京都大学大学院医学研究科, ³京都大学先端医工学研究ユニット

¹School of Human Health Sciences, Faculty of Medicine, Kyoto University, ²Graduate School of Medicine, Kyoto University, ³Advanced Biomedical Engineering Research Unit, Kyoto University

キーワード :

【目的】
癌などの多くの疾患では，組織性状の変化をきたすことが知られており，その変化の指標の1つとして弾性を評価する組織弾性イメージング技術が実用化され，乳がん検診などの臨床検査に用いられている．一方で，弾性に加えて，粘性も組織の力学的特徴の1つであり，組織性状診断の重要な指標となることが指摘されている．しかし，弾性に比べると粘性の計測法については十分に検討されていないこともあり，粘性と病変との関係についても未解明の部分が多い．現在，粘性測定法の多くはVoigtモデルを仮定し，剪断波を用いて得られる弾性値の周波数変化分として測定する方法が多いが，実際の生体組織は，必ずしもVoigtモデルに従わない場合も想定される．そこで，本研究では，剪断波速度を用いて，Voigtモデルを仮定せず，より一般的に，粘性と弾性を測定する方法を検討し，機械的な計測による値と比較して，その有効性を検証した．
【方法】
測定対象に加振器によって正弦波振動を与え，高速フレームレート（PRF5000Hz）で得た超音波信号から，伝搬方向に沿った2点間の剪断波の位相ずれから剪断波の伝搬速度を導出し，また，2点間での振幅の減衰を求め，これらから導出された複素波数より貯蔵弾性率および損失弾性率を求めた．これを周波数を50-800Hzの範囲で変えながら行った．この際，反射波の影響を低減するため，ファントムのサイズを長めにし，また反射波成分を除去のためのフィルタ処理を行なった．ファントムは，寒天，ゼラチン等を用い，濃度を変化させて，粘弾性を変化させた．剪断波で得られた貯蔵・損失弾性率は，動的粘弾性測定装置で測定された値と比較した．
【結果・考察】
濃度（1〜5％）を変えた寒天とゼラチンについて，剪断波から計測した貯蔵弾性率と損失弾性率の周波数特性を計測した結果，Voigtモデルを仮定した場合とは異なる特性を示した．これは，サンプルによるばらつきはあるが，動的粘弾性測定装置で示された貯蔵および損失弾性率でも同様の傾向を示した．Voigtモデルは弾性係数・粘性係数という2変数で粘弾性性質を簡潔に表すことが可能であるが，今回の結果では，ファントムであるが，粘弾性の周波数依存性は，従来のモデルに合致しないケースでは，より一般的に貯蔵・損失弾性率として周波数数依存性を測定する必要があることが示唆された．今後は，実際の生体組織においても，同様であるかや，病態との関係について検討を進めて行く必要がある．