梅村 晋一郎¹, 吉澤 晋², 高木 亮²

Shin-Ichiro UMEMURA¹, Shin YOSHIZAWA², Ryo TAKAGI²

¹東北大学医工学研究科, ²東北大学工学研究科

¹Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University, ²Graduate School of Engineering, Tohoku University

キーワード :

ヒトの視覚を超える速度の超音波イメージングの有用性は，心臓壁や心血流の診断用イメージングにおいて既に示されているが，ここでは，集束超音波治療をガイドしモニターするイメージングにおけるその有用性に着目する．
【キャビテーションのイメージング】
キャビテーションは，熱的作用・機械的作用などの超音波の生体作用を著しく加速し，超音波単独では不可能な化学作用すら導くことが知られている．従って，キャビテーションを意図的に利用しようとするか否かにかかわらず，それをイメージングすることは，超音波による生体作用がどこに高確率で起こるかを予測するにあたり，必須である．しかし，キャビテーション気泡の寿命は1 ms程度と極く短いため，それをイメージングするには1 kfps以上のフレームレートが必要である．これは従来のイメージング法では達成不可能であり，高速撮像技術によって初めて可能となる撮像速度である．
極めて大振幅の短い超音波パルス（Trigger Pulse）によりキャビテーションクラウドを生成し，それを中振幅の超音波バース（Heating Burst）により強制振動して熱源とするTrigger HIFU Treatment（超音波周波数1 MHz）によりウサギ大腿筋中に意図的に生成したキャビテーションクラウドを，高速パルスインバージョン法（送信4.5 MHz，受信9 MHz）によりイメージングした結果を図に示す．キャビテーションを援用する超音波治療をモニターする目的に，極めて適したイメージング法であることが確かめられた．
【熱凝固の検出】
超音波イメージングは，MRIと比較すると温度マッピングは不得手であるが，熱凝固そのものの検出は，超音波散乱の変化を利用することにより可能である．通常，このようなイメージングのための超音波送受信の時間帯には，HIFU照射は休止する．これは，大振幅であるHIFUの高調波がイメージング超音波へ混信するのを防ぐためである．HIFU照射時間をできるかぎり確保するためには，高速イメージングが有効である．HIFUによる放射力から解放されることによる生体組織の動きが落ち着くには約50msを要するので，従来法に必要なHIFU休止時間は，約80msに達する．一方，高速撮像技術を用いた場合，撮像時間は1ms程度以内であるので，HIFU照射停止直後に撮像可能である．