波田野 雄一, 清水 一磨, 深澤 昂太, 土屋 健伸, 遠藤 信行

Yuichi HATANO, Kazuma SHIMIZU, Kota FUKASAWA, Takenobu TSUCHIYA, Nobuyuki ENDOH

神奈川大学大学院工学研究科電気電子情報工学専攻

The Course of Electrical Electronics and Information Engineering, Kanagawa University

キーワード :

【緒言】
我々は超音波を生体に照射した際の発熱を推定する為に，生体模擬ファントムを用いた温度上昇を実測実験と数値解析の双方から推定している．人体の血管を流れる血流には体温を一定に保つ効果がある．そこで生体内の正確な温度上昇を推定するためには，血流による影響を考慮する必要がある．非集束型送波器による超音波照射時の血流による熱搬送効果についてはファントム実験と数値解析の結果をすでに報告した［1,2］．現在，集束超音波照射による温度上昇を検討している．本報告では，血管を有する生体模擬ファントムに集束超音波を照射した際の温度上昇を数値解析によって検討する．
【方法】
解析モデル図をFig. 1に示す．ファントム実験を想定し，縦60 mm，横60 mm，奥行き80 mmの軟部組織，その後方に10 mmの水があると仮定した．解析における血管の管壁は生体軟部組織と同一とした．血液を水と仮定して解析した．血管の中心位置は振動子から奥行50 mm，中心軸から8.3 mmとした．血管の内径は10 mmで，血管内の水は層流で流れが十分速いと仮定し，温度は一定値とした．振動子の中心周波数は1.0 MHz，有効駆動径29.0 mm, 曲率半径65 mm（焦点距離45.65 mm）とした．照射条件として超音波強度I_SPTAが17.5 W/cm²Duty比50％で5分間照射した．流量vが0 ml/分および1000 ml/分としたときの温度上昇を比較する．
【結果】
流量vが1000 ml/分における焦点付近での2次元温度分布をFig. 2に示す．丸い点線が血管の位置である．血流によって温度上昇値の低下が確認できる．振動子中心軸上における温度分布をFig. 3に示す．血管中心位置である距離50 mm地点で，血管の影響によって温度が0.68℃低下した．また，焦点位置においては0.43℃低下した．
【結論】
血管がある生体模擬ファントムに集束超音波を照射した際の温度上昇を推定した．血管中心位置である距離50 mm地点で，血流によって温度上昇が一番抑制されたことから，血流による熱搬送効果を確認できた．今後は焦点と血管位置との温度上昇値の抑制の関係性を求めると共に，ファントム実験との比較を行って解析結果の妥当性を検証していく予定である．
【謝辞】
本研究の一部はJSPS科研費23500568の助成を受けたものです．ここに感謝の意を表します．
【参考文献】
［1］深澤，他，音響会（春），2014，pp 1217〜1218
［2］波田野，他，音響会（秋），2014，pp 1311〜1312