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 :

【はじめに】
超音波を直接的に用いて生体組織の性状を定量的に評価するためには，目視による断層画像の読影ではなく，生体中を伝播する縦波に関連した生体組織の音響的性質を指標とする必要がある．本演題では，音響的性質の指標化について「散乱現象を定量化するもの」と「音響物性を解明するもの」に大別し，各々の技術について紹介する．
【散乱減少を定量化する技術】
超音波断層画像を構成するエコー信号は，生体内において様々な強度を持つ散乱波が干渉し合い，多数の経路を伝搬した結果として集積されている．例えば，超音波断層画像の大きな特徴のひとつにスペックルノイズがあるが，これは生体中に密に存在する多数の微小散乱体からの多方向への微弱な反射信号の干渉結果であり，生体内に照射する音波の分解能に応じた広がりを持つノイズパターンである．スペックルは当然ながら，照射される超音波の周波数や強度などの違いによっても変化するが，その性質を決定する要因として最も強く影響するものは観察対象となる生体組織における散乱体の物理的性質や構造である．
上記特性の解析法として，エコー信号のパワースペクトルや減衰率を基準として，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などを推定する手法が多数提案されている．また，エコー信号を統計解析することで，散乱体構造の均質性や散乱体密度を推定する研究が推進されており，すでに臨床応用もされている．
【音響物性を解明する技術】
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．100 MHzを超える周波数を用いて生試料や薄切標本を観察し，エコー信号から各種組織の音速，減衰，音響インピーダンスなどを算出する技術が実用化されており，近年では細胞以下のサイズの分解能での解析も可能となっている．
これらの知見を集積し，各種の生体組織における音響物性の周波数依存性や別検討で取得される機械物性などを併せてモデル化することにより，任意の性状にある臓器における音波伝播を計算機上で再現することが可能となり，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な理解が成され，最終的にはin vivoでの定量診断が実現する．