生体UMS技術によるUHF帯における生体組織の音響特性測定

利用生物 UMS 技术测量 UHF 频段生物组织的声学特性

• 批准号: 10780524
• 负责人: 明石 尚之
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Ichinoseki National College of Technology (1999)Tohoku University (1998)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10780524/
• 关键词: 生体UMS技術; 生体組織; UHF帯; 音響特性; 肝臓; 生体高分子; デキストラン; 分子量依存性; 生体UMS; タンパク質; 水; ヘモグロビン

本研究は、生体UMS技術をUHF帯における生体組織の基礎音響特性の測定に適用したものである。(1)連続波を用いた音響特性測定法の導入:本研究では、試料の音響特性の周波数依存性を正確に測定するため、バースト状のパルス超音波を用いる。超高周波帯では、試料における伝搬減衰が大きくなるため、試料の厚さを薄くしなければならない。その結果、試料内部における多重反射波を時間的に分離できなくなる。そこで、多重反射波の干渉出力の周波数特性曲線から、試料の音響パラメータを決定する方法を導入した。即ち、測定曲線に最もよく合う数値計算曲線を求める方法である。綿実油に対して、この手法を用いて200MHz帯の超音波で音響特性を測定した。測定曲線と数値計算曲線の差を最小2乗法により表すことで、客観的に最適な数値計算曲線を求めることができた。この連続波法は、UHF帯の生態組織の音響特性測定に有力な測定手法である。(2)連続波法による生体組織の音響特性測定:連続波法を用いて200MHz帯における、豚の肝臓の反射係数の周波数特性を測定することにより、減衰係数、音速、音響インピーダンス、密度を決定した。パルス反射を用いて測定した文献値とよく合っており、UHF帯における生体組織の音響特性測定につながる技術が実現できた。(3)生体高分子溶液の音響特性測定:生体組織の基礎音響特性を明らかにするため、生体高分子溶液の音響特性を測定した。生体高分子として比較的構造が簡単なデキストラン水溶液をとりあげ、70〜400MHzの超音波を用いて、5%〜20%の範囲で濃度依存性を、10^4〜2x10^6の範囲で分子量依存性を測定し、音響特性の濃度依存性・分子量依存性をとらえることができた。

In this study, the application of biological UMS technology to the determination of basic acoustic characteristics of biological tissues in UHF band was studied. (1)Introduction of the method for measuring acoustic characteristics of continuous wave: this study aims to accurately measure the frequency dependence of acoustic characteristics of samples. Ultra-high frequency, sample thickness, sample thickness, sample attenuation, sample thickness, sample thickness Results, separation of multiple reflected waves within the sample This paper introduces the method of determining the frequency characteristic curve of the interference output of multiple reflection waves and the sound quality of the sample. That is, the determination curve is the most important one. The calculation curve is the most important one. The acoustic characteristics of ultrasonic waves in the frequency band of 200MHz were measured. Determine the curve, calculate the curve difference, and calculate the curve difference. The continuous wave method is a powerful method for measuring the acoustic characteristics of ecological tissues in UHF band. (2)Measurement of acoustic characteristics of living tissues by continuous wave method: Determination of frequency characteristics of reflection coefficient and frequency of liver tissue by continuous wave method in 200MHz band, attenuation coefficient, speed of sound, acoustic frequency and density. The technology of measuring acoustic properties of biological tissues in UHF band has been realized. (3)Measurement of acoustic properties of living polymer solutions: measurement of acoustic properties of living tissues The structure of biological polymers can be compared with that of aqueous solution, ultrasonic wave of 70 ~ 400MHz, concentration dependence of 5%~ 20%, molecular weight dependence of 10^4 ~ 2x10^6, concentration dependence of acoustic characteristics and molecular weight dependence.

项目成果

N Akashi et. al.: "Measurements of Acoustic Properties of Dextran Aqueous Solutions in the VHF/UHF Range"Ultrasonics. in press.

N 明石等。

N.Akashi,Y.Hashimoto,J.Kushibiki,and F.Dunn: "Measurements of ultrasonic velocity and attenuation of water in the frequency range 50 to 1000MHz." 1998 IEEE Ultrasonics Symposium. (1998)

N.Akashi、Y.Hashimoto、J.Kushibiki 和 F.Dunn：“在 50 至 1000MHz 频率范围内测量水的超声波速度和衰减。”