微小気泡超音波造影剤を利用した超音波血管造影システムの研究

微泡超声造影剂超声血管造影系统的研究

• 批准号: 08680941
• 负责人: 竹内 真一
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Toin University of Yokohama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08680941/
• 关键词: 微小気泡超音波造影剤; 気泡寿命; 駆動周波数; 照射音圧; 非線形微分方程式; ハイブリッド超音波プローブ; 第2高調波抽出回路; 超音波血管造影システム; 非線形応答特性; 界面活性剤系造影剤; 第2高調波; 複合超音波トランスデューサ; 圧電セラミック振動子; 高分子圧電膜振動子

超音波造影剤として使用する微小気泡の非線形的挙動と高調波発生に関するメカニズムについて検討を行った。超音波照射によっても破壊されにくく、高調波の発生しやすい駆動周波数の検討を行い、駆動周波数を気泡の共振周波数の半分にすることが有効であることを示した。また、照射音圧と気泡寿命の関係について実験を重ねた結果、当研究室で開発した界面活性剤コーティング膜を有する微小気泡の場合、約30kPa〜100kPaの照射音圧の時に最も第2高調波の発生が効率的であった。100kPaを越えると気泡が破壊され、30kPa以下では十分な非線形的挙動を生じないので、第2高調波の発生も不安定になることがわかった。これらの検討の過程において、従来のRPNNPモデルを修正して、コーティング膜の影響や気泡周囲の液体の圧縮性を考慮できる新しい非線形微分方程式を提案した。これによって、高い駆動周波数でも実験と数値計算の結果が良く一致するようにできた。また、取扱いが容易で高調波の励起、検出に最適なPVDF高分子圧電フィルム、音響整合層およびPZT圧電セラミック振動子を積層にしたハイブリッド超音波プローブを提案し、その試作と機能確認も行った。さらに、受信回路(第2高調波抽出回路)の開発および試作を行った。当研究室製の界面活性剤コーティング膜を有する微小気泡超音波造影剤を用いて、これらのシステムの機能確認実験を行った。実験においては、比較対象として第2高調波を発生しにくいカーボンマイクロビーズを採用した。超音波プローブをスキャニングして、これらのサンプルを満たした容器内の映像化実験を行った結果、非線形的挙動の強い当研究室製の界面活性剤系微小気泡超音波造影剤の存在する領域と第2高調波を発生しにくいカーボンマイクロビーズしか存在しない領域との違いを明確に表現でき、本研究で提案した超音波血管造影システムの有効性を確認することができた。

Ultrasound imaging tonic と し て use す る tiny 気 bubble の nonlinear dynamic と 挙 high-profile wave 発 raw に masato す る メ カ ニ ズ ム に つ い て 検 line for を っ た. Ultrasound irradiation に よ っ て も broken 壊 さ れ に く く, high-profile wave の 発 raw し や す い 駆 dynamic cycle for の 検 line for を い, 駆 cycle for を 気 bubble の resonance frequency count の half に す る こ と が have sharper で あ る こ と を shown し た. ま た, light tone 圧 と 気 bubble life の masato is に つ い て be 験 を heavy ね た results, when laboratory で 発 し た interface active tonic コ ー テ ィ ン グ membrane を す る tiny 気 の occasions, about 30 kpa to 100 kpa の illuminate the sound 圧 の に も most high-profile wave 2 when の 発 raw が sharper rate で あ っ た. The more 100 kpa を え る と 気 bubble が broken 壊 さ れ, below 30 kpa で は very な nonlinear dynamic を 挙 born じ な い の で, high-profile wave 2 の 発 raw も unrest に な る こ と が わ か っ た. Beg の こ れ ら の 検 process に お い て, 従 の RPNNP モ デ ル を correction し て, コ ー テ ィ ン グ membrane の influence や 気 bubble week 囲 の liquid の 圧 shrinkage を consider で き る new し い nonlinear differential equations proposed を し た. The <s:1> experimental と value calculation <s:1> results of <s:1> れによって and high <s:1> 駆 dynamic frequency wavenumbers で <s:1> are が well く consistent するようにで た た た. ま た, take Cha い が easy で の high-profile wave excitation, the optimal な 検 out に PVDF polymer 圧 electric フ ィ ル ム, acoustics integration layer お よ び PZT 圧 electric セ ラ ミ ッ ク vibrator を horizon に し た ハ イ ブ リ ッ ド ultrasound プ ロ ー ブ を proposal し, そ の attempt と line function confirm も っ た. Youdaoplaceholder0, the trusted loop (the second high-key wave extraction loop) および is developed to test the を line った. When laboratory system の interface active tonic コ ー テ ィ ン グ membrane を す る tiny 気 bubble ultrasound imaging tonic を い て, こ れ ら の シ ス テ ム の function confirmation be 験 を line っ た. Be 験 に お い て は, comparison, like と seaborne し て high-profile wave 2 を 発 raw し に く い カ ー ボ ン マ イ ク ロ ビ ー ズ を using し た. Ultrasound プ ロ ー ブ を ス キ ャ ニ ン グ し て, こ れ ら の サ ン プ ル を against た し た container の image change be 験 を line っ た results, the nonlinear dynamic の 挙 い の when laboratory system interface active one minute 気 bubble ultrasound imaging tonic の is す る field と high-profile wave 2 を 発 raw し に く い カ ー ボ ン マ イ ク ロ ビ ー ズ し か exist し な い field と の violations い を clear に performance で き, this study proposed で し た ultrasound angiography シ ス テ ム の have sharper sex を confirm す る こ と が で き た.

项目成果

竹内 真一: "界面活性剤系マイクロバブルの非線形的挙動に基づく高調波成分の検出-駆動周波数と高調波発生効率の関係-" 日本超音波医学会第69回研究発表会論文抄録集. Vol.24 Suppl.I. 324- (1997)

Shinichi Takeuchi：“基于表面活性剂微泡非线性行为的谐波分量检测 - 驱动频率与谐波产生效率之间的关系 -”第 69 届日本医学超声学会研究会议摘要，第 24 卷增刊。 324-（1997）

竹内 真一: "超音波血管造影システム用複合超音波トランスデューサの開発" 電子情報通信学会技術報告 超音波研究会. US97-72. 77-84 (1997)

Shinichi Takeuchi：“用于超声血管造影系统的复合超声换能器的开发”IEICE 超声研究组技术报告 (1997)。

カワン・スタント: "Numerical investigation on nonlinear response of free microbubble illuminated with ultrasound pulse." 日本音響学会英文論文誌. (掲載決定済み). (1998)

Kawan Stant：“超声脉冲照射下的自由微泡的非线性响应的数值研究”，日本声学学会英文杂志（1998 年出版）。

竹内真一: "超音波造影剤の非線形的挙動に基づく高調波成分の検出に関する実験的検討その1" 日本超音波医学会第67回研究発表会講演抄録集. 262 (1996)

Shinichi Takeuchi：“基于超声造影剂非线性行为检测谐波分量的实验研究第1部分”日本医学超声学会第67届研究会议摘要262（1996）。

竹内 真一: "超音波造影剤の非線形的挙動に基づく高調波成分の検出に関する実験的検討" 日本超音波医学会第67回研究発表会論文抄録集. Vol.23 Suppl.I. 262- (1996)

Shinichi Takeuchi：“基于超声造影剂非线性行为的谐波分量检测的实验研究”日本医学超声学会第 67 届研究会议摘要 Vol.23 Suppl.I 262- (1996)