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生体組織計測用超音波スペクトロスコピーシステムの開発とその心血管組織計測への応用

生物组织测量超声光谱系统的研制及其在心血管组织测量中的应用

基本信息

批准号：
62870035
负责人：
田中元直
金额：
$ 8.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至 1988
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は摘出組織および還流生組織等生体組織を対象としてその音響特性を数十MHzから数百MHzに及ぶ広い帯域について計測できる超音波スペクトロスコピーシステムを研究開発し生体組織のミクロレベルとマクロレベルとにおける音響特性相互の関連性および病的組織を含む生体組織の3次元構造がもつ音響学的特異性と音波伝搬様態に及ぼす影響を解明できるようにすることを主目的とした。本年度においては、前年度に試作し基礎実験を実施した超音波スペクトロスコピーシステムについて実験結果を本に性能、操作性、計測精度について次の如き諸点を改良し完成を計った。(1)広帯域のスペクトロスコピーを実時間的に行なうため振動子は周波数25MHzと50MHzの凹面および50、100、200、500MHzの平面の6個を用い、その切換えは電子的に行い位置設定も自動的に行った。(2)超音波周波数は20MHz〜500MHzの範囲を0.1MHz Stepで連続的に0.1秒の間に切換え掃引せしめほぼ実時間的な周波数依存減衰の測定を可能にした。(3)振動子台および試料固定台はパルスモータ駆動とし、X軸とY軸方向は各1μmZ軸方向は0.25μmの位置検出精度とした。(4)送信波をバースト発振が可能なものとし、その幅は0.2μs〜1.5μs可変とした。これにより水中で約0.3mm〜2.3mmの距離分解能を可能にした。(5)GPIBインターフェースを介して既設の画像処理計測システムと接続できるようにし、自動制御を可能にした。ついで心筋梗塞例の摘出心筋組織を用いて計測実験を行なった。その結果1)壊死心筋と線維組織の混在部では反射波レベルは健常心筋部より大となる。2)瘢痕部では伝搬減衰が健常部より大となる。3)異常組織の混在部では周波数依存特性は非直線性を示す。この現象は散乱と干渉によるもので3次元的異常構造の特徴の一つと推定された等の新知見を得た。以上の如く本年度の研究でシステムの完成が確認されスペクトロスコピーの有用性も証明でき所期の成果が得られたものと判断された。

This study explores the correlation between acoustic properties of tissues and tissues containing diseases, and the acoustic properties of tissues containing diseases. The acoustic properties of tissues vary from tens of MHz to hundreds of MHz and in different frequency bands. The main purpose of the project is to This year's test is based on the implementation of the ultrasonic selection system, and the results of the test are improved in terms of performance, operability, and measurement accuracy. (1)The frequency range of the oscillator is 25MHz, the frequency of the oscillator is 50MHz, the frequency of the oscillator is 50MHz, the frequency of the oscillator is 100 MHz, the frequency of the oscillator is 50 MHz, and the frequency of the oscillator is 50 MHz. (2)Ultrasonic cycle number ranges from 20MHz to 500MHz to 0.1 MHz Step: Continuous scanning time is switched to 0.1 seconds; Cycle number dependent attenuation measurement is possible. (3)The vibration stage and the sample fixing stage have a position detection accuracy of 1μ m in each direction of X axis and Y axis and 0.25μm in each direction. (4)The amplitude of the transmission wave can vary from 0.2μs to 1.5μs. The distance resolution energy of about 0.3mm ~ 2.3mm in water is possible. (5) The GPIB software is designed for image processing, and automatic control is possible. In the case of myocardial infarction, the heart muscle tissue is extracted and measured. The results are as follows: 1) The mixed part of the dead tendon and linear dimensional tissue is reflected by the reflection wave. 2)Scar part 3)The frequency dependence of abnormal tissues is not linear. This phenomenon is scattered and the characteristics of three-dimensional anomalous structures are inferred. The results of this year's study were confirmed to be useful, and the results were judged to be successful.