砂川 和宏^{1, 2}, 金井 浩¹

Kazuhiro SUNAGAWA^{1, 2}, Hiroshi KANAI¹

¹東北大学大学院工学研究科電子工学専攻, ²株式会社パナソニックモバイル仙台研究所

¹Department of Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Tohoku University, ²Panasonic Mobile Communications Sendai R&D Lab. Co., Ltd.

キーワード : phased tracking method, shear viscoelasticity, shear wave, tissue characterization, ultrasound

はじめに：超音波で動脈壁の微小振動を高精度に計測する位相差トラッキング法を用いて, 経皮的にヒト頸動脈の壁振動 を計測した結果, 血流が主因と考えられる直流から数十Hz の周波数成分を含んでいることが分かった. これら動脈壁振 動の内膜から外膜への伝搬周波数特性から, 動脈壁の粘弾性特性の推定を試みた. 方法：動脈壁組織をHooke の法則が 成り立つVoigt モデルと仮定することによって, 求めた振動伝搬減衰の周波数特性から組織の粘弾性定数を推定する手法 を提案し, 動脈壁の内膜と外膜の振動速度を超音波で同時計測した結果から, 動脈壁振動の伝搬減衰の周波数特性を求め, 動脈壁組織のずり粘弾性定数の推定を行った. 結果と考察：内膜側と外膜側の壁振動速度波形の周波数ごとの関連性を評 価することにより, 血流により動脈壁内表面に直流から数十Hz までの周波数帯域を持った微小振動が発生し, 内膜側か ら外膜側に伝搬していることが分かった. また, このずり弾性波の伝搬減衰の周波数特性から, 健常者の総頸動脈壁のず り弾性定数, ずり粘性定数の推定を試みた. 結語：本手法は, 他の加振源や応力計測の手段を必要とせず, 超音波で経皮 的に計測した動脈壁振動の伝搬特性から組織の分別・同定を実現できる可能性を示唆している.

Purpose: The aim of this study was to find an array of frequency components, ranging from 0 Hz (direct current) to several tens of hertz that comprise the small vibrations on the arterial wall using noninvasive in vivo experiments. These vibrations are caused mainly by blood flow. The viscoelasticity of the arterial wall was estimated from the frequency characteristics of these vibrations propagating from the intima to the adventitia. Methods: Propagation of these frequencies in human tissue displays certain frequency characteristics. Based on the Voigt model, shear viscoelasticity can be estimated from the frequency characteristics of the propagating vibrations. Moreover, we estimated shear viscoelasticity from the measured frequency characteristics of shear wave attenuation. Results: Shear wave propagation from the intima to the adventitia resulting from blood flow was explained theoretically based on the obtained measurements. Shear viscoelasticity was also estimated from the measured frequency characteristics of shear wave attenuation. Conclusions: Based on the proposed method, shear viscoelasticity can be estimated from ultrasonographic measurements. These results have a novel potential for characterizing tissue noninvasively.