超音波ボリュームの4次元解析による極細カテーテルの先端位置の推定

• Published in: 生体医工学 Vol. Annual59; no. Abstract; p. 361
• Main Authors: 武井, 真輝, 清水, 太一, 小林, 勇太郎, 桝田, 晃司
• Format: Journal Article
• Language: Japanese
• Published: 公益社団法人 日本生体医工学会 2021
• ISSN: 1347-443X; 1881-4379
• DOI: 10.11239/jsmbe.Annual59.361

カテーテル治療では現在，Ｘ線透視画像を用いて誘導しているが，超音波画像を用いることで，患者の負担が軽減される可能性がある．しかし，血管内に存在するカテーテル自体が超音波画像中では認識が困難である．先行研究として，カテーテル先端に搭載したPZTの振動と超音波のドップラーシフトを利用したものがあるが，この手法では挿入可能な血管の太さに限界がある．そこで本研究では，血管内のカテーテル先端から微小気泡を噴出し，その動きをオプティカルフロー法で検出することで，超音波ボリューム中のカテーテル先端位置を推定することを目的とする．　カテーテル先端から微小気泡を噴出する実験装置を開発し，超音波診断装置の4Dモードで撮像した．取得したボリュームデータに対し，輝度の閾値を設けて計算対象領域を限定し，オプティカルフローを計算した．微小気泡の動きを検出したフロー分布から，平均方向ベクトルと分布の重心を計算した．それらから空間的な配置の関係を求め，微小気泡の噴出速度から推定される位置偏差から，カテーテルの先端位置を推定した．噴出速度0.1mm/sの条件で検出を行った場合，3次元座標中での誤差は，(x,y,z) = (2.19, -3.88, -0.38) mmであった．この値は2次元アレイトランスデューサによる焦点サイズよりも十分小さいため，本研究により，提案した手法で生体内のカテーテルを屈曲できる可能性が示唆された．