Online Journal
電子ジャーナル
IF値: 1.878(2021年)→1.8(2022年)

英文誌(2004-)

Journal of Medical Ultrasonics

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2015 - Vol.42

Vol.42 No.Supplement

特別プログラム 基礎
シンポジウム 基礎1 超音波による定量診断はどこまで可能か?

(S220)

生体軟組織におけるマルチスケールでの音響特性解析

Multi-scale acoustic characteristics analysis in soft tissue

山口 匡

Tadashi YAMAGUCHI

千葉大学フロンティア医工学センター

Center for Frontier Medical Engineering, Chiba University

キーワード :

【モチベーション】
超音波を用いて生体組織の性状を定量的に評価するためには,一般的な超音波画像診断で輝度や歪み情報として可視化されるものが生体組織のどのような性質を反映して得られたものであり,送受信系の特性がどのように影響しているかを十分に理解しておく必要がある.例えば,使用する周波数によって主な散乱源となる組織が異なることが想定され,同じ周波数でも空間的に分解能が異なることにより診断能にばらつきが生じる.これらの超音波診断における基本的な問題を解決するとともに,生体組織の組成や物理的な性質とエコー信号との関係性を把握するためには,ミクロからマクロのマルチスケールで生体組織の音響特性を解析し,そのデータを蓄積する必要がある.
【取り組み】
エコー信号のパワースペクトルや減衰率または統計解析結果を基準として,生体組織中の局所的な領域における散乱体の個数や大きさ,散乱体構造の均質性や散乱体密度を波長以下のオーダーで推定する研究が推進されている.また,超音波の散乱や減衰と生体組織の物理的な性質を結びつけるための手段として,超音波顕微鏡を用いた生体組織の観察と各種音響特性の解析が進められている.
我々は,これらの数学的・計算機科学的技術と物理的・病理学的知見とを融合し,多種の技術を複合的に用いることで,肝臓における線維化および脂肪沈着の度合いの推定や,リンパ節におけるがん転移の判定法などを開発しており,それらの精度向上と多種の生体組織への応用についての研究を推進している.
対象疾患としてNASHを例示すると,100 MHzを超える周波数を用いての培養細胞および脂肪酸の音響特性解析および摘出肝臓の薄切試料についての音響特性解析を実施することで,細胞以下のサイズにおける各種生体組織の物理的性質を理解し,併せて空間分解能を変えた解析を行うことで構造を有した状態における複合的な音響特性についてモデリングを行う.同時に,摘出肝臓の葉について数十MHzでの計測を行うことで局所的な散乱体サイズや密度を推定し,モデリング結果との整合性を検証することにより,数μmから数mmのオーダーの生体組織におけるエコー信号の性質を総合的に理解することが可能となる.また,機械的な粘弾性特性の計測や超音波による弾性特性計測も併せて実施しており,最終的にはin vivoでの定量診断の実現を目指す.