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Viscoelasticity analysis algorithm of blood vessel for clinical application with ultrasonic-measurement-integrated analysis

超声测量一体化分析血管粘弹性分析算法的临床应用

基本信息

批准号：
17K13017
负责人：
門脇弘子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2020-2021)Yamaguchi University (2017-2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、動脈硬化の機序や進展を考える上で重要な情報である生体内の血管特性を再現するため、複雑な実血管の力学的挙動を表すモデルの定式化により、超音波計測融合解析による圧力と形状変形の情報を入力条件として血管特性を推定することを目的とした。令和３年度は、超音波計測融合解析システムの実用化に向けて、ヒト血流ドプラ速度の取得から数値解析に至るまでの情報処理システムの構築を実施した。ヒト血流ドプラ速度の取得においては、超音波診断装置(CX-50, Philips)およびリニアプローブを用いて血流ドプラ速度を表すカラードプラ画像と血管組織を表すBモード画像を同時計測した。計測時間は約3秒間とし、取得したデータはDICOM形式で出力した。オープンソースの画像処理ソフトウェアであるImageJよりDICOMデータを読み込み、画像処理を施した。DICOMデータの輝度値に対する一次微分フィルタ・二値化・ノイズ処理を経て血管組織とカラードプラの領域を判別し、流体・固体情報およびドプラ速度情報を時系列のテキスト形式で出力した。出力したデータは自作のデータ処理用プログラムから読み込み、カラーバーで参照した輝度値をもとにドプラ速度を算出し、計測融合解析プログラムで扱うドプラ速度に合わせた流体・固体情報とドプラ速度が紐付いた形で時系列データを出力した。20-40歳代の健常者4名に対して総頸動脈血流の超音波計測を実施し、前述の画像処理により血管領域抽出および血流ドプラ速度の算出を試みた。その結果、対象組織の性状により血管領域の抽出具合が異なることが明らかとなり、ImageJで目視によりドプラ速度と血管組織の境界が一致するよう輝度値の閾値を調整することで、高精度かつ簡便に形状抽出を行うことが可能となった。これらの成果は、本研究の実用化に向けた情報処理方法の確立に資するものである。

This study aims to provide important information on the mechanism of atherosclerosis, reconstruction of vascular characteristics in vivo, expression of vascular dynamics, formulation of vascular dynamics, fusion analysis of ultrasonic measurements, information on pressure shape, and estimation of vascular characteristics. In 2002 and 2003, the implementation of ultrasonic measurement fusion analysis system was carried out, and the construction of information processing system was carried out. The acquisition of blood flow velocity was performed by an ultrasonic diagnostic device (CX-50, Philips), which was used to measure blood flow velocity and vascular tissue simultaneously. The measurement time is approximately 3 seconds, and the output is obtained in DICOM format. The image processing software of the DICOM file is not available, but the image processing software is available. DICOM data brightness value of the first order differential, binary, processing, blood vessel tissue, classification of the field, fluid, solid information, classification of speed information, time series of the form of the output The output is calculated from the brightness value of the reference signal and the speed of the measurement fusion analysis signal. The output is combined with the fluid and solid information and the speed of the measurement signal. 4 healthy people aged 20-40 years old were involved in the implementation of ultrasonic measurement of carotid artery blood flow, and the above image processing was carried out in the calculation of blood flow velocity. The results, characteristics of the corresponding tissue, extraction of the vascular area have different characteristics, such as brightness, ImageJ, visual speed, consistency, brightness, threshold value adjustment, high accuracy, simplicity, shape extraction, and so on. The results of this study are related to the establishment of information processing methods for the implementation of this study.