西條 芳文, 前田 萌, 池田 隼人, 八重樫 創生, 長岡 亮

Yoshifumi SAIJO, Moe MAEDA, Hayato IKEDA, So YAEGASHI, Ryo NAGAOKA

東北大学大学院医工学研究科医用イメージング研究分野

Biomedical Imaging Laboratory, Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

キーワード :

【背景および目的】
超音波ドプラ法による血流速度のリアルタイム計測は，他のイメージングモダリティーに比較した際の超音波計測のもっとも大きなアドバンテージである．しかし，従来のドプラ計測は血流の超音波ビーム方向成分の計測であり，一見，血流の2次元分布に見えるカラードプラ法も，実際には血流ベクトルの超音波ビームに沿った1次元成分を2次元表示したものにすぎない．
2次元血流ベクトルの計測法には，カラードプラ法に種々の流体力学の法則を応用する手法と，血流を2方向から計測する手法の2つがあり，ともに30年以上前にコンセプトが発表されている．たとえば，傍胸骨左室長軸像と心尖部三腔像というほぼ同一断面を異なる方向から観察することで，左心室内の血流を異なる2方向から計測することができる．しかし，全く同一の断面を同時に観察することは実際には困難であり，超音波の屈折により左心室のアスペクト比は異なるため，この手法は実用化されなかった．
本研究では，単一のリニアプローブからほぼ同時に異なる方向に平行波を送信する方法，およびセクタプローブから2方向に拡散波を送信する方法で，2次元血流ベクトルを算出することを目的とする．
【方法】
計測には中心周波数7.8 MHzの128chリニアアレイトランスデューサあるいは中心周波数2.5 MHzの64chセクタトランスデューサ（ともにオークソニック社製）を用いた．超音波の送受信にはプログラマブル超音波送受信装置（Verasonics社製Vantage 256）を用い，パルス繰り返し周波数は7 kHzに設定した．リニアプローブではBモード画像作成用に-3°～3°の間で1°ずつ角度を変えて平行波を合計7回送信しコンパウンドイメージを作成した．また，-10°および10°で8回ずつ平行波を送信し血流ベクトルを計測した．セクタプローブでは同様に拡散波を-30°および30°で送信し血流ベクトルを計測した．
【結果】
リニアプローブを用いてもセクタプローブを用いても2次元血流ベクトルを取得することに成功した．リニアプローブ，セクタプローブともにBモードと2次元ベクトルは結果的に100 fpsのフレームレートで計測可能であった．それぞれの計測結果についてPIV（Particle Image Velocimetry）法との同時計測によりその妥当性を検討したところ，超音波ビーム方向の誤差は数％，超音波ビームと直交する方向の誤差は特に低速域において20％程度であった．
【考察および結語】
リニアプローブでの観察対象は頸動脈が主であり，体表に近く高周波数プローブによる良好な信号が得られることや，比較的自在に送信角度を変更できるために，さらなるアルゴリズム改良が可能である．一方，セクタプローブは計測対象が心臓内の血流であるため，エイリアシング回避のためにはさらに低い周波数のプローブを使用する必要があり，高空間分解能を得ることにはまだ課題がある．今後，流体力学的手法を組み合わせてさらに高精度の血流計測を行い，2次元アレイプローブにより3次元血流ベクトル計測を行う予定である．