原田 大輔, 早瀬 敏幸, 宮内 優, 井上 浩介

Daisuke HARADA, Toshiyuki HAYASE, Suguru MIYAUCHI, Kosuke INOUE

¹東北大学大学院工学研究科, ²東北大学流体科学研究所

¹Graduate School of Engineering, Tohoku University, ²Institute of Fluid Science, Tohoku University

キーワード :

【目的】
2次元超音波計測融合（2D-UMI）血流解析システムは，超音波カラードプラデータを数値計算にフィードバックすることにより，生体内の血流動態を詳細に再現する．臨床における超音波計測データには計測誤差の一つであるエイリアシングを含み，UMIシミュレーションはエイリアシングを逆流として再現してしまう．本研究では，2D-UMI血流解析システムにより正確な血流場を得るため，エイリアシングと逆流を判別し，補正する方法を提案し，その有効性を逆流とエイリアシングを含む計測データに対する検証実験により検討した．
【方法】
2D-UMIシミュレーションの基礎方程式は2次元非定常非圧縮性Navier-Stokes方程式と圧力方程式である．Navier-Stokes方程式の外力項として，超音波計測と数値計算により得られるドプラ速度の差にフィードバックゲインを乗じて求める仮想的な体積力を与える．
上流端断面平均流速Uは，評価領域におけるドプラ速度誤差の総和が最小となる値を黄金分割法により探索するが，これまでエイリアシングを含む場合は正しい推定が困難であった．本研究では，最初にドプラ速度の符号が正しく表示されている領域を評価領域とし仮の上流端流速を推定した後，仮の上流端流速を用いて解析を行い，エイリアシングの検出と補正を行う手法を新たに提案した．エイリアシング検知にはドプラ速度誤差Vc-Vmを指標として用いた．ドプラ速度誤差がVmin Vc-Vm Vmaxの範囲にない場合をエイリアシングとして検知した［1］．
検証実験の解析対象は20歳代健常男性ボランティアの総頸動脈分岐部付近とし，逆流部を含む流れを計測した．超音波診断装置（GE Healthcare Japan, LOGIQ S8）とリニア型超音波プローブ（GE Healthcare Japan, ML6-15-D）を用いて計測を行った．
【結果】
エイリアシングと逆流が同時に発生した時刻（t = 0.592 s）のドプラ速度分布をFig.1（a）に示す．AとBがエイリアシング，Cが逆流領域である．エイリアシングと逆流の判別，補正後の結果をFig.1（b）に示す．Fig.1のエイリアシングBと逆流Cを含む断面のドプラ速度のy方向分布をFig.1中に示す．逆流に対しては補正が行われず，エイリアシングのみが補正されていることがわかる．以上から，本手法によりエイリアシングと逆流を正しく判別し，補正できることが確認され，提案手法の有効性が示された．
【参考文献】
［1］K. Funamoto et al., IEEE. Trans. Biomed. Eng., 58（2011），653-663.