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Magnetic nanoparticle imaging using ultrasound vibration

使用超声振动的磁性纳米颗粒成像

基本信息

批准号：
20H00254
负责人：
石原康利
金额：
$ 28.87万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

（１）粒子振動技術の検討超音波音響放射圧による磁性ナノ粒子の振動変位計測の精度・再現性を改善するために、水槽内に配置したトランスデューサとファントムの固定具、および、システム制御法を改良した。寒天ファントム（φ60 mm、高さ40 mm）に集束超音波（焦点音圧：2.6 MPa）を照射した結果、焦点領域に約3 μmの振動変位を確認したが、繰り返し計測における不確かさは1 μm 程度であった。また、有限要素法による音響―構造連成過渡解析モデルを構築し、焦点領域における振動変位を解析した結果、実験値と同等の1.1 μmを示したが、数値解析で有効とされる複数要素の平均値は約20 nmであり、解析モデルの妥当性検証を継続する必要がある。（２）画像再構成技術の検討粒子分布の超音波画像化の可能性を実験的に評価した。寒天ファントム内に酸化鉄粒子を分散した場合には、粒子濃度を反映した超音波画像輝度変化とともに、ファントムの加振に応じた超音波反射波の周波数シフト、ピーク周波数におけるスペクトル振幅変化が示された。磁性ナノ粒子を分散した場合には、超音波画像輝度変化から磁性ナノ粒子を反映した情報は得られなかったが、ファントムの加振による画像輝度の増加が認められた。ただし、加振効果を定量評価するには、ファントム内部の気泡を抑制する必要がある。（３）データ収集技術の検討音響放射圧によって振動した磁性ナノ粒子から磁化信号を検出するために、磁場ゼロ線状分布（field free line：FFL）を生成する磁場発生装置（傾斜磁場強度3 T/m、有効領域±15 mm）を設計・試作した。最終的にはFFLに直交する方向から集束超音波トランスデューサによる焦点状の超音波を照射して磁化信号を検出するが、必要な振動変位を評価するための交番磁場コイル（φ40 mm、±20 mT）を設計・試作し、結合試験に着手した。

(1) Particle vibration technology to improve the accuracy and reproducibility of ultrasonic acoustic emission measurement, magnetic particle vibration position measurement, water tank configuration, water tank positioning, water tank positioning, water tank In cold weather (φ60 mm, height: 40 mm), beam ultrasound (focus pressure: 2.6 MPa) was irradiated, and the vibration position of about 3 μm in the focus area was confirmed, and the measurement was inaccurate to 1 μm. The finite element method is used to analyze the acoustic-structural transition, construct the focus field, analyze the vibration position, and analyze the results. The average value of the complex elements is about 20 nm. The analysis is necessary to verify the appropriateness of the analysis. (2) Evaluation of the possibility of ultrasonic imaging of particle distribution in reconstruction technology. In cold weather, when iron particles are dispersed, the particle concentration is reflected, and the ultrasonic image brightness is changed. In addition, the frequency and amplitude of ultrasonic reflection are changed. In the case of magnetic particle dispersion, the brightness of the ultrasonic image is changed, and the magnetic particle is reflected. It is necessary for quantitative evaluation of vibration effects and suppression of internal bubbles. (3) Design and trial of magnetic field generator (inclined magnetic field strength 3 T/m, active area ±15 mm) for detection of acoustic radiation, vibration, magnetic particles, magnetization signal and magnetic field linear distribution (FFL). Finally, the orthogonal direction of FFL, the focal ultrasonic irradiation, the detection and evaluation of the necessary vibration position, and the orthogonal magnetic field (φ40 mm, ±20 mT) were designed, tested and combined.

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

明治大学理工学部　計測工学研究室

明治大学理工学院测量工程实验室

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

外部加振により生じる磁化信号を利用した磁性ナノ粒子イメージングの開発

利用外部激励产生的磁化信号开发磁性纳米粒子成像

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
明治大学科学技術研究所年報
影响因子：
0
作者：
Tatsuya Meguro;Fumiaki Hasebe;Akinori Takeyama;Takeshi Ohshima;Yasunori Tanaka;and Shin-Ichiro Kuroki;伊豫田圭，冨士田誠之，永妻忠夫;石原康利
通讯作者：
石原康利

Preliminary experiments for detection of reflected signals from magnetic nanoparticles by ultrasound

超声检测磁性纳米颗粒反射信号的初步实验