超音波スペックルの性質を用いた被検体構造の不規則性の推定

ランダムな散乱体群を被検体とした場合、パルス・エコー法の超音波診断装置によって得られるエコー画像上には、スペックルと呼ばれるランダムな粒状のパターンが現れる。一方、肝臓などの生体中の器官では、組織構造の不規則性と疾患の重症度とが深く関係しており、エコー画像を解析することによってその不規則性の度合を推定することができれば、組織の性状を定量的に診断できる可能性がある。本研究では、超音波エコー画像上に現れるスペックルなどの干渉パターンの統計量と被検体構造の不規則性との関係について調査し、エコー画像からその構造の不規則性の度合を推定することの可能性について検討した。まず、生体組織を模擬した被検体モデルとして、その構造が完全に規則正しい状態からランダムな状態まで連続的に変化させ得るようなものを考案した。次に、これを用いて超音波エコー画像作成シミュレーションを行うためのソフトウェアを開発し、考案した被検体モデルとここで用いたエコー映像系の近似モデルの妥当性について検討した。その結果、本研究において用いた被検体モデルは目的とした被検体構造を得るのに適したものであること、また映像系のモデルは現実の系をシミュレートするのに十分なものであることが確認された。映像系の各種パラメータを変化させながら計算機シミュレーションを行った結果、散乱体密度が既知であればエコー画像の統計量SNRの値から被検体構造の不規則性の度合が推定可能であることがわかった。また、統計量としてSNRと共に画像の輝度ヒストグラムのゆがみを用いることによって、不規則性の度合とともに密度も推定可能であることが示唆された。さらに、本研究で得られた知見をもとに、スペックルの性質を利用した組織性状診断も可能になるのではないかと考えられた。

ランダムな散乱体群を被検体とした場合、パルス・エコー法の超音波診断装置によって得られるエコー画像上には、スペックルと呼ばれるランダムな粒状のパターンが現れる。一方、肝臓などの生体中の器官では、組織構造の不規則性と疾患の重症度とが深く関係しており、エコー画像を解析することによってその不規則性の度合を推定することができれば、組織の性状を定量的に診断できる可能性がある。本研究では、超音波エコー画像上に現れるスペックルなどの干渉パターンの統計量と被検体構造の不規則性との関係について調査し、エコー画像からその構造の不規則性の度合を推定することの可能性について検討した。まず、生体組織を模擬した被検体モデルとして、その構造が完全に規則正しい状態からランダムな状態まで連続的に変化させ得るようなものを考案した。次に、これを用いて超音波エコー画像作成シミュレーションを行うためのソフトウェアを開発し、考案した被検体モデルとここで用いたエコー映像系の近似モデルの妥当性について検討した。その結果、本研究において用いた被検体モデルは目的とした被検体構造を得るのに適したものであること、また映像系のモデルは現実の系をシミュレートするのに十分なものであることが確認された。映像系の各種パラメータを変化させながら計算機シミュレーションを行った結果、散乱体密度が既知であればエコー画像の統計量SNRの値から被検体構造の不規則性の度合が推定可能であることがわかった。また、統計量としてSNRと共に画像の輝度ヒストグラムのゆがみを用いることによって、不規則性の度合とともに密度も推定可能であることが示唆された。さらに、本研究で得られた知見をもとに、スペックルの性質を利用した組織性状診断も可能になるのではないかと考えられた。