Magnetic nanoparticle imaging using ultrasound vibration

（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）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。