生体の安全性確認のための超音波照射時における生体軟部組織ならびに骨内部の温度推定

超声照射期间软组织和骨骼内的温度估计，以确认生物安全性

基本信息

批准号：
18700445
负责人：
土屋健伸
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kanagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,生体内部の音波伝搬と温度上昇に関する検討をより詳細に行った.複雑な形状の生体と骨内部を伝搬する音波を計算機で解析する手法としてFDTD法を用いた.そして,骨内を伝搬する音波をより正確に求めるために横波成分を同時に解析する弾性FDTD法のプログラムを開発して,骨の有無によって超音波の強度分布がどのように変化するか求めた.その結果,強度として数dB程度の差が出ることが分かった.さらに,生体組織と骨内の発熱状態を綿密に調べるために通常の超音波診断装置と瞬間的な強度は同じだが,エネルギーとしては数百倍の照射となる連続波を送信した条件で解析を行った.その結果,横波を考慮すると生体組織と接する面での発熱が大きくなる結果が得られ,安全性の面から注視すべき結果が示唆された.次に製作したシミュレーションソフトウエアの信頼性と精度を確認するために生体組織に似せた音響的・熱的特性を持つ生体模擬ファントムを作成して模擬実験を行った.生体軟部組織のファントムは IEC60601-2-37のAnnexに示されている組成で作成し,骨はアクリルを擬似骨として用いた.中心周波数2MHzの超音波をファントムに連続30分間照射し,生体模擬ファントム内部の温度変化を熱電対で測定した.その結果,実測したデータとシミュレートした結果が良い一致が見られ,製作したソフトウエアの信頼性を確認することができた.

今年，我们对生活体内声波的传播和温度升高进行了更详细的研究。我们将FDTD方法用作计算机分析复合形物体的计算机分析，并在骨骼内传播的声波。然后，我们开发了一个用于弹性FDTD方法的程序，该程序同时分析横波成分以确定是否存在骨骼，并确定超声波的强度分布如何根据存在或不存在骨骼而变化。结果，我们发现强度差约为几dB。此外，我们仔细检查了活组织和骨骼中的热产生状态。为了执行此操作，分析是在传播连续波的条件下进行的，这些条件被辐照了几百倍的能量。当考虑横向波时，增加了活组织表面的热量产生，这表明安全性是结果。接下来，为了确认产生的仿真软件的可靠性和准确性，创建了具有声音和热特性的生物元件幻象，形成了类似于活组织的仿制和热特性，并进行了模拟实验。活组织的软组织的幻影是用IEC60601-2-37中的附件中显示的组成制成的，丙烯酸被用作伪骨。将具有2MHz的中心频率的超声波连续照射在幻影上30分钟，并使用热电偶测量生物模拟幻影内的温度变化。结果，发现模拟结果与实际数据是很好的一致性，并且确认了生产软件的可靠性。