A study on measurement method of viscoelastic property of blood vessel wall aiming at early diagnosis of arteriosclerosis

动脉硬化早期诊断的血管壁粘弹特性测量方法研究

基本信息

批准号：
21H03835
负责人：
荒川元孝
金额：
$ 10.32万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

動脈硬化症の診断法の開発を目的とし、血流依存性血管拡張(FMD)反応を利用し、血流の駆血・開放後に血流のずり応力の増大によって内皮が産生した一酸化窒素(NO)によって、動脈壁の中膜が弛緩して柔らかくなり、その後また元に戻る一連の様子を、応力―歪み特性として非侵襲で計測する超音波計測システムを新たに開発する。その上で、内皮の障害の程度を非常に敏感に診断することの可能性を示すことによって、従来不可能であった、動脈硬化症の極早期段階における診断法として確立することを目指す。本研究では、研究代表者らが開発した、血圧と血管径を同位置で同時に計測可能な超音波プローブを用いる。超音波プローブにより血圧波形を計測するためには、プローブを皮膚に押しつけ、血管を潰す必要がある。しかし、押し付ける圧力（押圧）により、計測される血圧波形、内径変化が異なり、得られる弾性率が異なる。昨年度、押圧により血管断面が円から楕円に変形したときの弾性率の算出方法を理論的・実験的に検討した。今年度は、弾性率の推定精度向上を目的とし、血管の楕円形状の時間変化を求める方法を検討した。本手法では、はじめに、血管中心を通る超音波のRF信号包絡線から、血管中心座標、血管短径を求める。次に、計測した超音波断層像における楕円内の平均輝度と仮想的な血管長径，血管内腔の平均輝度、血管外の平均輝度を設定した血管モデルにおける楕円内の平均輝度との比較により、血管長径を求める。本手法を20代健常男性の橈骨動脈に適用した結果、血管形状を推定できた。さらに、拍動に伴い，血管長径，血管短径，扁平率が変化する様子を確認できた。

为了开发动脉硬化的诊断方法，我们利用血流依赖性血管舒张（FMD）反应来检测内皮由于血管形成和血流释放后血流剪切应力增加而产生的一氧化氮（一氧化氮）我们将开发一种新的超声波测量系统，该系统可以无创地测量动脉壁介质的应力-应变特性，动脉壁介质会因NO而松弛并变软，然后恢复到其原始状态。此外，通过证明对内皮损伤程度进行高灵敏度诊断的可能性，我们的目标是建立一种在极早期阶段诊断动脉硬化的方法，这在以前是不可能的。这项研究使用了首席研究员开发的超声波探头，可以在同一位置同时测量血压和血管直径。为了用超声波探头测量血压波形，需要将探头压在皮肤上并使血管塌陷。然而，根据按压压力（按压力），测量的血压波形和内径变化不同，并且获得的弹性模量也不同。去年，我们从理论上和实验上研究了当血管横截面因压力从圆形变为椭圆形时如何计算弹性模量。今年，为了提高弹性模量估计的准确性，我们研究了一种确定血管椭圆形状随时间变化的方法。在该方法中，首先，根据穿过血管中心的超声波的RF信号包络来确定血管中心坐标和血管短径。接下来，通过将测量的超声波断层图像中的椭圆内部的平均亮度与血管模型中的椭圆内部的平均亮度进行比较，在该血管模型中，虚拟血管的长轴、血管管腔的平均亮度以及平均亮度设定血管外的亮度，求出血管的长轴。通过将该方法应用于一名 20 多岁健康男性的桡动脉，我们能够估计血管的形状。此外，我们能够确认血管的长轴、短轴和扁率随着搏动而变化。