次世代筋収縮能評価インタフェース:超音波3D心筋ストレイン映像法の開発と展開

下一代肌肉收缩力评估接口：超声3D心肌应变成像方法的开发和部署

基本信息

批准号：
07J55481
负责人：
布樹輝
金额：
$ 1.15万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

心筋壁運動異常の評価には、超音波を用いたものに組織ドプラ法や心筋ストレインレート法などが知られているが、前者は胸壁に対する動きの検出であり、後者は超音波ビーム方向のみの1次元的な収縮の検出のみであるため、正確な局所収縮の把握は困難である。また、MRIを用いたTagging法は、3次元的な収縮を画像化できるが、空間分解能が低い、金属の近くではアーチファクトが出る、装置が大掛かりで簡便ではないなどの問題がある。これに対し、本年度の研究は以下の点に特色をもつ独創的かつ実用的な手法を開発した。1)超音波により3D変位ベクトルを計測することで、局所の収縮率の分布を高い空間分解能で画像化できた。2)ひずみテンソルの算出に動的格子補間法を用いて高精度と高コントラストの局所収縮能イメージが得られた。3)頑健で高SN比での広範囲の収縮率を計測できるために、心筋の周期的な運動の特性によって、マルチフレームイメージから筋収縮能の測定方法を開発した。4)イメージングシステムの性能を最高にするために、プローブのサイズ、周波数、装着方法など最適な条件について検討した。そこで、本研究では、複雑な変形がある場合でも、位相差検出精度を維持し、高精度な収縮能パラメータ分布像を得ることが可能なものとして、適応動的格子補間法を提案し、それを位相勾配法に組み合わせた実用的な3D心筋収縮能イメージング法を開発した。これまで、理論的な解析、さらに実際の測定系と梗塞部位を含む3次元的な心筋の動きや雑音特性を忠実に再現したシミュレーション解析により、局所収縮能のイメージングとしての性能評価を行った。提案手法では、精度とSN比が向上して明瞭に描出されており、実際の複雑な動きや雑音の下でも頑健という高い実用性が示された。

已知组织多普勒方法和心肌应变率法可以评估使用超声来评估心肌壁运动的异常，但前者是检测到向胸壁运动的运动，而后者是仅检测到一维收缩，仅在超声波束的方向上，使其难以准确地掌握本地摄取。此外，使用MRI进行标记方法允许3D收缩的图像，但是存在诸如空间分辨率低，金属附近发生的伪像以及大型设备以及不便之类的问题。相比之下，今年的研究开发了一种具有以下特征的原始且实用的方法：1）通过超声测量3D位移矢量，可以通过高空间分辨率对局部收缩率的分布进行成像。 2）动态晶格插值用于计算应变张量以获得高精度和高对比度的局部收缩图像。 3）为了以稳健和高的SN比测量广泛的收缩率，我们开发了一种基于心肌循环运动特征来测量多帧图像的肌肉收缩力的方法。 4）为了最大程度地提高成像系统的性能，检查了最佳条件，例如探针大小，频率和安装方法。因此，在这项研究中，我们提出了一种自适应的动态晶格插值方法，即使在复杂的变形时也可以保持相差检测精度，并能够获得高度准确的收缩性参数分布图像，并开发了一种实用的3D心肌收缩力成像方法，与相位梯度方法结合了此方法。到目前为止，我们已经通过理论分析和仿真分析评估了局部收缩成像的性能，该分析忠实地再现了三维心肌的运动和噪声特征，包括实际的测量系统和梗塞位点。所提出的方法提高了准确性和信噪比的比率，并清楚地描绘了，即使在实际的复杂运动和噪声下，也表现出很高的实用性，即使是坚固的。