榊 飛翔, 工藤 信樹

Tsubasa SAKAKI, Nobuki KUDO

北海道大学大学院情報科学研究科

Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University

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【背景・目的】
HIFU治療を安全に行うためには，焼灼範囲の把握が必須であり，焦点に形成される音場分布の取得が必要になる．音圧の計測はハイドロホンが一般的に用いられるが，高価な計測システムが必要であり，3次元音場分布の取得には長時間を要する．そのため，臨床現場で行える簡易的な出力評価法が求められている．本報告では，簡単な光学系で短時間に音場可視化が可能なフォーカストシャドウグラフ法（Kudo N, Ultrasound Med Bio, 41:2071-2081, 2015）によりHIFU音場を可視化した．さらに素子の一部故障を想定したアレイ振動子音場を可視化し，ビーム形状の変化を用いた故障検出の可能性に関して評価を行った結果を述べる．
【方法】
内径40 mm，外径110 mm，焦点距離100 mm，共振周波数1.58 MHzの凹面型振動子に100 Wの電力を投入してHIFU音場（推定焦点強度2,500 W/cm2）を発生させた．振動子の故障は，全表面積の1/32，1/64の面積の超音波吸収材を振動子表面に貼り付けることで模擬した．カメラのフォーカスを音場中心から光源側に15 mmの位置に設定して焦点付近の瞬時音場を可視化し，吸収材の有無によるビーム形状の変化を比較した．
【結果・検討】
Fig. 1にHIFU音場のシャドウグラフを示す．（a）は正常な条件，（b）と（c）はそれぞれ全面積の1/32，1/64の故障を想定した条件での音場分布であり，故障部位と音軸を含む平面に垂直な方向から撮影した結果である．正常な条件では，振動子の音軸に対称な音場が描出されているが，故障条件では，音場の中心軸に傾きが生じた．波面を垂直に結んだ破線の傾きは（b）で4°，（c）で2°であり，故障面積に相関していた．また，音場変化の感度はこの観察方向で最も高く，観察方向を90°変化させると非対称性は見られなくなった．そのため，音軸を中心に可視化システムを回転させながら音場撮影を行うことで，故障部位の高感度な検出が可能であると考えられる．
【結論】
フォーカストシャドウグラフ法を用いたHIFU音場の可視化により，振動子面積の1/64の欠損が検出可能であった．本手法は，臨床使用されている多chアレイ振動子の音場評価へ有用である．