関根 大輝¹, 工藤 信樹¹, 清水 孝一¹, 山崎 聡², 川岸 哲也²

Daiki SEKINE¹, Nobuki KUDO¹, Koichi SHIMIZU¹, Satoshi YAMAZAKI², Tetsuya KAWAGISHI²

¹北海道大学大学院情報科学研究科生命人間情報科学専攻, ²東芝メディカルシステムズ株式会社超音波事業部超音波開発部

¹Division of Bioengineering and Bioinformatics, Graduate School of Information Science and Technology Hokkaido University, ²Ultrasound Systems Development Department, Toshiba Medical Systems Corporation

キーワード :

【目的】
医療用超音波機器は臨床の場で広く用いられているが，機器の劣化や故障による超音波出力の変化を評価することは難しい．我々は，医療用超音波機器の超音波音場を簡便に可視化する画像差分シュリーレン法を提案し，その実用性の評価を行なってきた．本手法では，超音波音場中で光の進行方向が曲げられることを利用して音場を可視化するため，音圧分布と音場画像は一致せず，音圧波形の評価が難しいという問題があった．そこで今回は，画像差分シュリーレン法で得られる画像から音圧波形を再現する方法について検討した結果について述べる．
【方法】
実験では光源とカメラを対向して配置し，両者を結ぶ光軸上の中間点に水槽を置き，水槽上部に超音波診断用プローブを固定した．超音波の発生から光パルスの発光までのディレイを変化させることにより，任意の時相における超音波の瞬時音場をストロボ撮影した（関根他，信学技報，113（103），39-44，2013）．実験では市販の超音波診断装置（AplioTM SSA-790A，東芝）とセクタ型プローブ（PST-30BT）を用いた．光の曲がりによる画像歪みを軽減するため，超音波焦点から光源側3 mmの位置にカメラフォーカスを設定し，フォーカストシャドウグラムを撮影した．超音波を発生しない条件でも同様の撮影を行ない，差分を取ることにより音場画像を得た．
【結果および検討】
得られた画像の音軸上における輝度分布とその積分波形を，ハイドロホンで計測した音圧波形と比較したグラフを（a），（b）に示す．ハイドロホン波形は焦点における圧力の時間変化を表わし，輝度分布はある瞬間における空間分布を表わすが，音速で換算して重ねて表示してある．（a）に示す輝度分布には音圧波形と異なる傾向が見られたが，（b）の輝度分布の積分波形は音圧波形と良く一致した．これは，音場による光の回折角が音圧の空間微分値に比例することから妥当な結果と考えられる．これまでは，輝度分布が音圧波形と類似するよう超音波焦点から遠い位置にフォーカスを設定していたが，画像の歪の少ない焦点近傍にフォーカスを設定し積分操作を行なうことが音圧の定量評価に有用であることが示された．本研究の一部は科学研究補助金基盤研究B（23300182），挑戦的萌芽研究（23650247，25560233）の助成により行なわれた．