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。

组织多普勒法和心肌应变率法是使用超声来评估心肌壁运动异常的已知方法，但是前者检测相对于胸壁的运动，而后者仅检测超声波束的方向，因为它仅检测单向。维度收缩，很难准确掌握局部收缩情况。此外，使用MRI的标记方法可以在三维空间中可视化收缩，但存在空间分辨率低、金属附近出现伪影以及大型设备不易于使用等问题。为此，今年的研究开发了一种原创且实用的方法，具有以下特点。 1) 通过使用超声波测量 3D 位移矢量，我们能够以高空间分辨率对局部收缩率分布进行成像。 2）采用动态网格插值法计算应变张量，获得高精度、高对比度的局部收缩力图像。 3）我们开发了一种基于心肌周期性运动特征的多帧图像测量肌肉收缩力的方法，以便能够以稳健且高信噪比的方式测量大范围的收缩力。 4）为了最大限度地发挥成像系统的性能，我们研究了探头尺寸、频率和安装方法等最佳条件。因此，在本研究中，我们提出了一种自适应动态网格插值方法，即使在存在复杂变形的情况下也能保持相位差检测精度并获得高精度的收缩力参数分布图像，我们开发了一种实用的3D心肌收缩力成像方法，并将其与此相结合。相位梯度法。到目前为止，我们已经通过理论分析和模拟分析评估了其作为局部收缩性成像工具的性能，忠实地再现了三维心肌的运动和噪声特征，包括实际测量系统和梗塞区域。所提出的方法提高了精度和信噪比，产生清晰的图像，并且即使在实际复杂的运动和噪声下也表现出鲁棒性的高实用性。