新田 尚隆¹, 石黒 保直², 赤井 一揮³, 笹沼 英紀², 谷口 信行⁴, 高野 わかな³, 秋山 いわき³

Naotaka NITTA¹, Yasunao ISHIGURO², Kazuki AKAI³, Hideki SASANUMA², Nobuyuki TANIGUCHI⁴, Wakana TAKANO³, Iwaki AKIYAMA³

¹国立研究開発法人産業技術総合研究所健康工学研究部門, ²自治医科大学消化器・一般外科, ³同志社大学生命医科学部医情報学科, ⁴自治医科大学臨床検査医学

¹Health Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（AIST）, ²Department of Surgery, Jichi Medical University, ³Faculty of Life and Medical Sciences, Doshisha University, ⁴Department of Clinical Laboratory Medicine, Jichi Medical University

キーワード :

【目的】
生体内部で音響放射力を発生させる技術（Acoustic Radiation Force Impulse, ARFI）を用いて生体組織の弾性計測を行う装置が実用化されている．この技術では，組織内に微小変位・ずり波を発生させるために，従来よりも長い持続時間，高強度の超音波パルス波（プッシュパルス）が用いられている．そのため，本会の機器及び安全に関する委員会ならびに音響放射力の生体への影響検討小委員会では，ARFIの生体組織への影響について調査・検討を行っている．その中で，焦点に骨が存在する場合の骨表面の温度上昇，超音波照射域中に超音波造影剤とその残存物が存在する場合の温度上昇について検討を行った．まず，ウサギを用いた動物実験を行い，肝臓及び大腿骨上に設定した焦点域での温度上昇を測定した．肝臓では超音波造影剤（Sonazoid^TM）を併用した場合の温度上昇を測定し，造影剤の有無による温度上昇の差異について評価した．最後に，ファントム実験による評価を行って比較検討した．
【方法】
動物実験は，自治医科大学及び産業技術総合研究所の動物実験委員会による承認を受けて行われた．全身麻酔を施したウサギ（日本白色，3 kg）に対し，体表を剃毛した後でゼリーを塗布し，集束超音波振動子（2.5 MHz, F# = 2）を接触させアームで固定した．振動子の開口中心には熱電対挿入用の貫通孔が開けられており，ガイドシースを用いて細径熱電対（φ0.15 mm）を肝臓内及び大腿骨上に挿入し，焦点と測温接点との位置合わせを行った．その後，パルス発生器とパワーアンプ（E&I, 1040L）を用いて間歇的な超音波照射を行いながら熱電対の起電力を記録し，焦点での超音波吸収による温度上昇を測定した．肝臓の場合，まず超音波造影剤の投与前に測定を行い，次いで超音波造影剤（生食50 mLあたり1.6μL）を持続点滴で投与した後，同じ照射条件で測定を繰り返した．超音波の照射条件は，肝臓と大腿骨で同一とし，日本国内における超音波診断装置の音響出力の認証基準（Ispta_.3≦720 mW / cm²，MI≦1.9）内外での照射条件に対する温度上昇を評価するために，パルス持続時間：0.3〜21.2 ms，MI：0.7〜4.0，PRT：2〜10 s，照射回数：10〜500の範囲の組み合わせにより設定した．総照射時間は最大1000 sとした．
またIEC60601-2-37に基づき，超音波造影剤を含むファントム（濃度9.6μL/kg）と含まないファントムの2種類を作製してファントム実験を行った．
【結果】
認証基準内の照射条件（Ispta_.3 = 715 mW / cm²，MI = 1.8）では，パルス持続時間が21.2 ms以下の場合，肝臓内での最大の温度上昇において超音波造影剤の有無による有意差は見られず，いずれの場合もWFUMBガイドラインで許容が推奨される1.5℃を超えなかった．大腿骨上での最大の温度上昇は，肝臓の場合よりも大きく，1.5℃を若干超える場合があった．一方，超音波造影剤を含むファントムでは，超音波造影剤を含まないファントムよりも約20％高い温度上昇が見られた．
【結語】
ウサギの肝臓及び大腿骨を対象とし，音響放射力を伴う超音波照射下において温度測定を実施した．その結果，認証基準内の照射条件かつパルス持続時間21.2ms以下では著しい温度上昇は見られなかった．また，造影剤の有無による有意差は見られなかった．
【謝辞】
本研究は本会機器及び安全に関する委員会および文部科学省私立大学戦略的研究基盤形成支援事業（平成25〜29年度）の補助を受けている．
【文献】
1）https://www.jsum.or.jp/committee/m_and_s/acoustic_radiation.html
2）N. Nitta et al., JMU 42，39-46，2015.