心筋収縮特性の解明による虚血性心疾患の超音波定量診断への挑戦

通过阐明心肌收缩特征对缺血性心脏病进行定量超声诊断的挑战

• 批准号: 22KJ0227
• 负责人: 小原 優
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0227/
• 关键词: 超音波医学; 定量診断; 虚血性心疾患; 厚み変化計測; 心筋機能評価; 心筋収縮応答

心筋の厚み変化速度は，虚血性心疾患における心筋機能の低下や異常の検出に用いられる指標の１つである。そのため，心臓壁の貫壁方向において心筋厚み変化速度を局所的に計測することによる心筋虚血領域の同定が期待される。本研究課題では，従来よりも局所的かつ安定な心筋厚み変化速度計測のため，超音波信号の多周波数における位相差を用いる手法に着目した。2022年度は主に，超音波信号の多周波数における位相差を用いた心筋厚み変化速度の局所的な計測における計測精度の向上に取り組んだ。心筋厚み変化速度計測の局所性を損なわずに計測精度を向上させる手法として，超音波信号包絡振幅値の重心を用いた補正法に着目した。厚み変化速度は心臓壁内の2点における変位速度の差を，その間の距離で除することにより算出される。超音波計測においてある関心点における変位速度を推定する際には，その点の周囲の信号も用いる必要があるが，このとき，変位速度の推定値は，超音波信号の包絡振幅値を重みとした各点の変位速度の足し合わせとなるため，推定値は関心点における変位速度と必ずしも一致せず，推定誤差が生じ得る。この誤差は，厚み変化速度算出のための2点間の距離を超音波信号の包絡振幅値の重心を用いて補正することで低減可能と考えられる。本研究では，超音波信号の包絡振幅値の重心を用いた補正を心筋厚み変化速度の局所的な計測に適用し，健常者を計測対象とした実験で計測精度の向上を検証した。心周期の拡張期において，心臓壁の厚み変化速度分布を局所的に計測し，超音波信号の包絡振幅値の重心を用いた補正前後の分布を比較した結果，補正後では厚み変化速度の推定値の空間的なばらつきが抑制された。この補正により，実際の心臓壁内において，計測の局所性を維持したまま計測精度を向上できたことは，本研究課題の解決のための重要な成果といえる。

Heart muscle thickness changes speed, deficiency heart disease, heart muscle function decreases, abnormal detection, use of indicators 1. In addition, the thickness of the heart muscle and the velocity of the heart muscle are measured in the direction of the wall. The purpose of this study is to measure the phase difference of ultrasonic signals in multiple cycles. In 2022, the measurement accuracy of ultrasonic signal multi-cycle wave number, phase difference, center rib thickness and local velocity was selected. The measurement accuracy of ultrasonic wave envelope amplitude is improved by the method of correcting the center of gravity of ultrasonic wave. The thickness change velocity is calculated by dividing the distance between the two points in the center wall by the difference in velocity between the two points. The ultrasonic measurement results in the estimation of the positional velocity at the point of interest, and the estimation of the positional velocity results in the estimation of the positional velocity at the point of interest, and the estimation error results in the estimation of the positional velocity at the point of interest. The error is calculated by calculating the distance between two points, correcting the center of gravity of the envelope amplitude of the ultrasonic signal, and reducing the possibility of the error. This study aims to verify the accuracy of the measurement of the envelope amplitude of the ultrasonic signal by correcting the center of gravity of the ultrasonic signal and by measuring the amplitude of the ultrasonic signal. During the expansion period of the cardiac cycle, the thickness variation velocity distribution of the cardiac wall is measured locally, and the distribution of the envelope amplitude value of the ultrasonic signal before and after correction is compared. As a result, the estimated value of the thickness variation velocity is suppressed after correction. This correction is an important achievement in the solution of this research project.

项目成果

Appropriate Window Function and Window Length in Multifrequency Velocity Estimator for Rapid Motion and Locality of Layered Myocardium

多频速度估计器中分层心肌快速运动和局部性的适当窗函数和窗长度

• DOI: 10.1109/tuffc.2022.3153048
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control
• 作者: Obara Yu;Mori Shohei;Arakawa Mototaka;Kanai Hiroshi
• 通讯作者: Kanai Hiroshi

Local measurement of instantaneous change in myocardial thickness in swine heart during acute myocardial ischemia

急性心肌缺血时猪心脏心肌厚度瞬时变化的局部测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Yu Obara;Shohei Mori;Masumi Iwai-Takano;Mototaka Arakawa;Susumu Morosawa;Tomohiko Shindo;Hiroaki Yamamoto;Satoshi Yasuda;Hiroaki Shimokawa;Hiroshi Kanai
• 通讯作者: Hiroshi Kanai