超音波Bモード画像を用いたハイパーサーミア時における生体内非侵襲温度計測  [in Japanese] Non-Invasive Measurement of Temperature Distributions During Hyperthermia Treatments using Ultrasound B-mode Images  [in Japanese]

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Author(s)

    • 井関 祐也 ISEKI YUYA
    • 八戸工業高等専門学校機械システムデザインコース Department of Mechanical Engineering, Hachinohe National College of Technology
    • 生田 太 IKUTA FUTOSHI
    • 広島国際大学大学院医療・福祉科学研究科 Graduate School of Medical Technology and Health Welfare Sciences, Hiroshima International University

Abstract

本論文は, 超音波画像を用いた生体内非侵襲温度計測手法について述べている. 安全かつ効果的なハイパーサーミア治療には, 生体内の温度分布をリアルタイム的かつ非侵襲的に把握することが要求される. 近年, MRIを用いた非侵襲温度計測手法が注目されているが, 装置が大型かつ高額であることなどの問題点が指摘されており, 汎用性の高い非侵襲温度計測手法の確立が期待されている. このような背景から, 本研究では, 超音波画像診断装置を用いた温度計測手法を提案している. 具体的には, 加温時に撮像したBモード画像を画像解析することにより, 生体内温度分を非侵襲的に把握する手法を提案している. 本論文では, まず, 超音波画像から温度計測を行う原理について述べ, 開発した画像解析手法について述べている. 次に, 開発した画像解析プログラムを用いて, 温度計測のキャリブレーションに必要となる熱定数を推定した. 最後に, 寒天ファントムおよびブタ肝臓を被加温体に用いて, 本手法による温度分布計測実験を実施し, 光ファイバー温度計による計測結果との比較を行った. この結果, 生体により近いブタ肝臓を用いた場合においても1°C程度の誤差で温度計測が可能であることを実験的に示した. 以上の結果から, 本研究で提案した非侵襲温度計測手法の有用性を実験的に示し, 効果的なハイパーサーミア治療への応用の可能性を示した.

This paper describes a new method of non-invasive temperature measurement using ultrasound B-mode images. In the clinic, a real-time monitoring system to acquire the temperature distributions around the targeted area is necessary for effective hyperthermia treatments. We proposed the temperature measurement method by image processing techniques. The method of measuring temperature distributions was based on the thermal dependence of local change in speed of sound and thermal expansion. In this paper, we described the method to estimate temperature distributions inside agar phantom and porcine liver heated by needle-electrode applicator. First, we described the principle of temperature measurement from ultrasound images by image processing techniques. Second, we described the theory of template matching technique and sub-pixel processing. Third, we showed the algorithm of the developed temperature measurement method based on ultrasound image processing technique. Fourth, we estimated tissue dependence of thermal coefficient <I>k<sub>tissue</sub></I> which was used in temperature calibration. Finally, we estimated temperature distributions inside agar phantom and porcine liver tissue heated by needle applicators. From our heating experiments, it was confirmed that the proposed method could estimate temperature distributions inside the heated object non-invasively. The measured temperature from ultrasound images of the heated porcine liver tissue was close to the result of fiber optical thermometer within an error of 1°C or less. From these results, it was confirmed that the proposed method is useful for effective hyperthermia treatments.

Journal

  • Thermal Medicine

    Thermal Medicine 32(4), 17-30, 2016

    Japanese Society for Thermal Medicine

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    130005292430
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN10084762
  • Text Lang
    JPN
  • ISSN
    1882-2576
  • NDL Article ID
    027819761
  • NDL Call No.
    Z19-1690
  • Data Source
    NDL  J-STAGE 
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