近藤 寿成, 陳 偉健, 穂積 直裕, 吉田 祥子, 小林 和人, 小倉 有紀, 山口 匡

Toshinari KONDO, Wei-Chean TAN, Naohiro HOZUMI, Sachiko YOSHIDA, Kazuto KOBAYASHI, Yuki OGURA, Tadashi YAMAGUCHI

¹豊橋技術科学大学電気・電子情報工学科, ²豊橋技術科学大学電気・電子情報工学専攻, ³豊橋技術科学大学国際協力センター, ⁴豊橋技術科学大学環境・生命工学系, ⁵本多電子株式会社第一研究部, ⁶資生堂リサーチセンター皮膚科学研究グループ, ⁷千葉大学フロンティア医工学センター

¹Electrical and Electronic Information Engineering, Toyohashi University Of Technology, ²Electrical And Electronic Information Engineering, Toyohashi University Of Technology, ³International Cooperation Center For Engineering Education Development, Toyohashi University Of Technology, ⁴Department Of Environmental And Life Sciences, Toyohashi University Of Technology, ⁵First Research Division, Honda Electronics Co., LTD, ⁶Dermatology Research Group, Shiseido Research Center, ⁷Center For Frontier Medical Engineering, Chiba University

キーワード :

超音波エコーによるBモード画像は散乱体や異種組織界面からの反射の強さを表示する．反射は音響インピーダンスの空間変化によるため，音響物性分布を空間微分したものと似た画像が得られる．これを適当なアルゴリズムで空間積分すると，奥行方向の音響物性分布に変換できる可能性がある．但し反射の大きさに加え位相情報を得るため，検波する前のRF波形にもとづく処理を行う必要がある．本研究ではtime-domain reflectometry（TDR）を参考とした簡単なアルゴリズムを作成し，その効果を確認した．図1に示す計算モデルのように生体組織（target）に高分子基板（substrate）を接触させ，その反対側からビームを送受して得られた波形をもとに，基板の音響物性を基準として，隣接する微小部分の音響インピーダンスを逐次推定する方法を提案した．この方法では浅い部分の推定誤差が奥行方向に伝搬するため，奥に進むに従って大きな誤差を生じるが，皮膚組織のような比較的浅い部分の観察には有効と考え，ヒトの皮膚を対象として超音波顕微鏡による走査を行い，反射信号を取得した．誤差伝搬を低減するためにいくつかの規格化処理を行った．角層，表皮，真皮乳頭層，真皮乳頭層以下の構造が比較的明瞭に把握できた．いくつかの仮定を伴うため正確さには欠けるものの，Bモード画像よりは定量的で，多重反射の影響が低減された画像が再構築されたと考えている．
観察例として，ヒト頬皮膚の真皮乳頭層に注目し解析を行った．真皮乳頭層は表皮層への栄養供給など，皮膚の代謝に重要な役割を果たしていると考えられているが，加齢に伴い乳頭の数が減り，乳頭層は扁平化することが報告されている［1］．20～60代，計25名の被験者の皮膚のBモード測定結果を用いて疑似音響インピーダンス像を作成したところ，真皮上層に音響インピーダンスが特に低い層が見られた．この部位を真皮乳頭層と考え，画像をもとに適当なアルゴリズムによりその厚みを算出し比較した．その結果，加齢とともに減少する傾向が見られた．非侵襲且つ生きた状態で精度の高い皮膚の内部状態モニタリングができるため，肌ケアの方針決定や効果の検証などに活用できるものと考えている．今後，角層と表皮の加齢変化などについても解析を行う予定である．
【参考文献】
［1］K. Mizukoshi, et al. Changes in dermal papilla structures due to aging in the facial cheek region. Skin Res Technol 2015;21;224-231.