植村 友樹¹, 栗田 実沙², 椎葉 倫久¹, 崔 博坤³, 竹内 真一²

Yuuki UEMURA¹, Misa KURITA², Michihisa SHIIBA¹, Pak-kon CHOI³, Shinichi TAKEUCHI²

¹桐蔭横浜大学大学院工学研究科, ²桐蔭横浜大学医用工学部臨床工学科, ³明治大学理工学部

¹Graduate school of Engineering, Toin University of Yokohama, ²Faculty of Biomedical Engineering, Toin University of Yokohama, ³Department of Physics, Meiji University

キーワード :

【はじめに】
近年，医療分野ではソノポレーションやHIFUなど超音波エネルギーの治療応用が盛んになってきた．HIFUなどの高強度の超音波によってキャビテーションが生体内で発生すると組織の破壊や温度上昇の増強などの作用があると考えられており，発生位置などの確認が効率的な治療や生物学的安全性の確保という観点から重要である．これまでに当研究室ではハイドロホンやキャビテーションセンサによるキャビテーションの測定を行ってきたが，前者では指向性が広いため発生位置の特定が困難，後者ではリアルタイムでのキャビテーションの測定ができないといった問題点があった．今回はその問題点を解決するためにソノケミルミネッセンス（SCL），超音波診断装置，粒子画像流速測定法（PIV）を用いて従来の方法とは異なった視点からキャビテーションの発生位置，音響流の観察を行った．
【実験方法】
定在波型の超音波照射システムを使用した実験では周波数150 kHzの連続正弦波とし，ファンクションジェネレータ（F.G．）からの500 mV_0pの出力電圧を増幅度50 dBのパワーアンプで増幅し，超音波照射システム底部のランジュバン振動子を駆動して超音波照射システムの水槽内に定在波超音波音場を形成し，キャビテーションを発生させた．また，集束型超音波照射システムも使用した実験では周波数1.75 MHzの連続正弦波とし，F.G．からの500 mV_0pの出力電圧を増幅度55dBパワーアンプで増幅し，球面状凹面型振動子を駆動して水槽内に集束超音波音場を形成し，キャビテーションを発生させた．これらの実験で水槽中に発生した音響化学反応によるSCLの発光パターンを写真撮影した．また，超音波診断装置のBモード画像からキャビテーションバブルの挙動をリアルタイムで観察をした．更に，PIVを用いて音場内で発生する音響流を観察した．
【実験結果】
定在波音場ではSCL，超音波診断装置のBモード画像のどちらを用いても音源の直上部においてキャビテーションは観察できなかった．PIVによる音響流の観察を行ったところ，強い流れは観察できず，渦を巻いていると考えられる流れが見られた．また，SCLおよびBモード画像によるHIFUを想定した集束音場における焦点付近でのキャビテーションが観察されなかった．PIVによる音響流の観察を行ったところ，焦点付近では強い直進流が発生し，焦点から離れると放射状に広がっている流れが観察された．