超音波CT法による生体内部温度分布の計測

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本研究は、超音波CT(コンピュータトモグラフィー)法により生体内部の組織構造および音速分布などを決定し、その結果から最終的に生体内部温度の相対的変化を検出する方法を開発することを目的として行うものである。本年度は、まず、生体を模擬した均質なファントムについて、形状の差異や密度の違いが超音波の透過特性に及ぼす影響および同じ条件下で温度レベルが異なる場合の透過特性の変化について、CT手法に関する理論的な検討を行った。物体内の二次元温度分布を対象に、超音波CT法による温度測定の数値シミュレーションを行い、計測の諸条件すなわち、走査間隔、回転角度間隔および超音波のビーム幅や伝播時間の計測精度および再構成アルゴリズムの違いなどが温度分布の再構成精度に及ぼす影響について明らかにした。次に不均質ファントムおよび非一様温度の試料について、超音波の分散および伝播経路の曲がりなどについて、CT法による計測と数値シミュレーションによって検討した。物体内に不均質部があり、その部分の音速が周囲に比べ著しく異なる場合には投影データの一部が欠落する。この投影データの欠落部を線形補間法によって修正した場合について、再構成の精度を数値シミュレーションにより検討した。また、透過超音波の信号処理ソフトの開発とCTデータの作成手法を確立し、音速の変化に伴う音波の曲がりを定量的に考慮するための超音波ビーム追跡手法の数値シミュレーションを行った。次に、実際に計測システムを構築し、寒天ゲルで作られた円筒状均質および不均質試料内の二次元温度場を実測した。さらに、実用的な観点から生体内部の温度計測の手段としての精度について検討を加えた。