穿刺実験システムを用いた神経ブロック針の超音波視認性の定量的評価の試み

研究目的:本研究は、観察者の主観的評価に頼ることなく、画像解析技術を用いて針の視認性を定量的に測定する方法を考案し、超音波画像下神経ブロックに使用する針の超音波視認性を客観的に評価するための実験システムを開発することを目的とする。研究方法:サイズ・形状の異なるブロック針を、事前に設定した複数の穿刺角度で寒天塊に刺入し、超音波画像を記録した。また、これと独立に人体組織の超音波画像の記録を行い、計算機上に取り込んだ針と生体組織の画像から両者の合成画像を生成した。次に、針の形状に合わせたテンプレートを定義し、これと個々の合成画像との間でマッチング処理を行い、画像上に針の位置を検出した。この結果に基づき、針に該当する領域とそれ以外の領域の画素の平均濃度値を計算し、その差(△Gray)をもって針の視認性の良否を測る指標とした。同時に、個々の合成画像に対して、6名の検者が針の視認性の評価を行い、5段階の視認性スコアを求めた。画像解析から算出した△Grayと検者が評価した視認性スコアの相関を検証した。研究成果:8種類のブロック針を用いて、0度から50度の範囲で5段階の角度の穿刺実験を行い、これらの画像と大腿組織像を重ね合わせた計40枚の合成画像を生成した。個々の画像から、刺入針の位置の自動検出を行い、針とそれ以外の領域の画素の平均濃度値の差を求めるため、C#を用いてWindowsで動作するプログラムを開発した。このプログラムを利用し算出した△Grayと検者の評価から得た視認性スコアの回帰分析を行ったところ、相関係数0.89、決定係数0.79であり、両者に高い相関が存在することが確認された。本研究で提唱する方法は、画像解析技術を応用しブロック針の超音波視認性を定量的に測定することを可能とするものであり、針の超音波視認性を客観的に評価するための有効な方法となり得ると考える。

研究目的:本研究は、観察者の主観的評価に頼ることなく、画像解析技術を用いて針の視認性を定量的に測定する方法を考案し、超音波画像下神経ブロックに使用する針の超音波視認性を客観的に評価するための実験システムを開発することを目的とする。研究方法:サイズ・形状の異なるブロック針を、事前に設定した複数の穿刺角度で寒天塊に刺入し、超音波画像を記録した。また、これと独立に人体組織の超音波画像の記録を行い、計算機上に取り込んだ針と生体組織の画像から両者の合成画像を生成した。次に、針の形状に合わせたテンプレートを定義し、これと個々の合成画像との間でマッチング処理を行い、画像上に針の位置を検出した。この結果に基づき、針に該当する領域とそれ以外の領域の画素の平均濃度値を計算し、その差(△Gray)をもって針の視認性の良否を測る指標とした。同時に、個々の合成画像に対して、6名の検者が針の視認性の評価を行い、5段階の視認性スコアを求めた。画像解析から算出した△Grayと検者が評価した視認性スコアの相関を検証した。研究成果:8種類のブロック針を用いて、0度から50度の範囲で5段階の角度の穿刺実験を行い、これらの画像と大腿組織像を重ね合わせた計40枚の合成画像を生成した。個々の画像から、刺入針の位置の自動検出を行い、針とそれ以外の領域の画素の平均濃度値の差を求めるため、C#を用いてWindowsで動作するプログラムを開発した。このプログラムを利用し算出した△Grayと検者の評価から得た視認性スコアの回帰分析を行ったところ、相関係数0.89、決定係数0.79であり、両者に高い相関が存在することが確認された。本研究で提唱する方法は、画像解析技術を応用しブロック針の超音波視認性を定量的に測定することを可能とするものであり、針の超音波視認性を客観的に評価するための有効な方法となり得ると考える。