JP5653447B2 - 生体模擬ファントムおよび校正装置 - Google Patents
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Description
以下の作業は全て4℃において行った。化学変性剤および牛血清アルブミン15%を含む溶液86.5mlとアクリルアミド40%溶液(アクリルアミド:ビスアクリルアミド=39:1)25mlとをよく混合し、脱気した後、直方体型容器に流し込む。スターラーにてゆるやかに攪拌しながら、過硫酸アンモウム10%溶液7.5mlおよびN,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミン10mlをすばやく添加し、均一に混ざったら、攪拌を停止し、スターラーバーを除去して直方体容器にカバーをして20分間放置する。以上の操作により、ほぼ透明なゲルを調製し、生体模擬ファントムとして使用した。
以降に示す試験例は、図1に示す実験系を用いて行ったものである。アクリル製の水槽1に脱気水2を満たし、図示されない水温調整器および温度計によって水温を37℃あるいは25℃に保つ。この水槽の中に、上述のファントム調製法(1)に従って調製した生体模擬ファントム3あるいは対照ファントムを厚さ0.03mmのポリエチレン袋に入れた状態でホルダー4により収束超音波トランスデューサ5の焦点位置に固定する。トランスデューサ5は波形発生器6および信号増幅器7と接続されている。また、ファントム3の位置を確認するために、超音波診断装置8および診断プローブ9が水中に配置されている。さらに、超音波照射によるファントムの光学的変化を観察するためのカメラ10がファントム3の映像を取得できる位置に配置されている。波形発生装置6、超音波診断装置8、およびカメラ10は制御用コンピュータ11と接続されており、波形発生装置6からの超音波照射に同期してカメラ10の映像が取り込まれるよう設定されてある。
以降に示す試験におけるファントム中の変性領域の算出は以下の手順により行った。
AVI形式で記録された動画の中から超音波照射中の部分を選択し、さらにそれらをグレースケールに変換した後、BMP形式の静止画群に切り出す。
(3−1)にて得られた各静止画の各ピクセル輝度から、超音波照射の輝度を差し引いた差分像を作成し、さらに、予備検討により求めた閾値よりも高い輝度差分を有するピクセルを白、それ以外のピクセルを黒とする二値化処理を行う。
二値化処理を行った各画像のピクセル値を超音波の照射方向に積算し、最も高い値を示す部位を変性が生じた中心軸とする。
上記中心軸を中心に、回転対称を仮定して積分処理を行う。なお、あらかじめ求めておいた隣接ピクセル間の画像内での実際の距離(ミリメータ単位)を適用することで、積分処理結果が立法ミリメータ単位となるようにする。
温度を4℃に保った状態で以下の成分を一緒に混合し、そして20mlのリン酸バッファ(pH=7.4)をゆっくり添加しながら、ULTRA−TURRAX T25(Janke&Knukel、Staufen Germany)中にて9500rpmで氷温にて1分間ホモジナイズし、エマルションを得た。
グリセロール 2.0g
α―トコフェロール 0.02g
コレステロール 0.1g
レシチン 1.0g
共存成分(シリコーン油、あるいは二酸化チタン微粒子) 2g
10ml用バイアルに3%のtriton-X 100溶液を5ml入れ、キャップをしてシールした状態で超音波洗浄機にて15分間処理を行い得られた懸濁液2mlを(4)の共存成分の代わりに用い、(4)と同様の処理を行うことで調製した。得られたエマルションを共存用気体成分と称する。
化学変性剤として、抱水クロラール0.2Mを用い、上述のファントム調製法(1)に従ってファントムを調製した。
化学変性剤として抱水クロラール0.2Mを用い、上述のゲル調製法(1)に従ってファントムを調製した。
化学変性剤として抱水クロラール0.2Mを用い、アルブミン濃度を変更して上述のファントム調製法(1)に従ってファントムを調製した。図1に示す実験系を用い、このファントムを37℃あるいは25℃に保温した状態で、直径48mm、F数1.0の収束超音波トランスデューサ5を本発明のファントム3に密着させ、音響強度を1000W/cm2まで固定し、1.1MHzの超音波を15秒間照射した。
化学変性剤として抱水クロラール0.2Mを用い、上記(4)ならびに(5)に従って調製した共存用液体成分、共存用固体成分、および、共存用気体成分のいずれかを最終濃度で25%あるいは50%含むように量を調整して添加し、上記(1)のファントム調製法に従ってファントムを調製した。
以下、本発明の一実施例について、図7を用いて説明する。
以下、図9を用いて本発明の一実施例について説明する。
2 脱気水
3 生体模擬ファントム
4 ホルダー
5 収束超音波トランスデューサ
6 波形発生器
7 信号増幅器
8 超音波診断装置
9 診断プローブ
10 カメラ
11 制御用コンピュータ
14 ファントム外枠本体
15 音波照射用音響窓
16 超音波照射結果観察用窓
17 超音波反射防止層
18 外枠に封入される生体模擬ファントムの例
19 ファントム保持部
20 温度調整部
21 温度調整制御部
22 ファントム撮影部
23 装置制御部
24 治療装置とのインターフェース部
Claims (4)
- ハイドロゲルを母剤とし、タンパク変性指示薬および超音波照射時にタンパクの化学的変性を生じる化合物を含み、
前記超音波照射時にタンパクの化学的変性を生じる化合物が、同一の炭素原子に少なくとも二つ以上のハロゲン原子(塩素、臭素、ヨウ素のいずれか)が結合した構造を有し、かつ、タンパクに結合する官能基を含み、前記タンパクに結合する官能基がアルコール性の水酸基あるいはイソチオシアネート、マレイミド、ヨードアセトアミド基の少なくとも一つであることを特徴とする超音波治療用生体模擬ファントム。 - 前記タンパク変性指示薬が、球状タンパクであることを特徴とする請求項1に記載の超音波治療用生体模擬ファントム。
- 乳化処理により安定化された気泡、難水溶性液体、固体の少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の超音波治療用生体模擬ファントム。
- ハイドロゲルを母剤とし、タンパク変性指示薬および超音波照射時にタンパクの化学的変性を生じる化合物を含み、
前記超音波照射時にタンパクの化学的変性を生じる化合物が、同一の炭素原子に少なくとも二つ以上のハロゲン原子(塩素、臭素、ヨウ素のいずれか)が結合した構造を有し、かつ、タンパクに結合する官能基を含み、前記タンパクに結合する官能基がアルコール性の水酸基あるいはイソチオシアネート、マレイミド、ヨードアセトアミド基の少なくとも一つであることを特徴とする超音波治療用生体模擬ファントムの変性領域を指標として用いる超音波治療用装置の強度校正装置。
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JPN6014012198; LAFON, Cyril; KACZKOWSKI, Peter J.; VAEZY, Shahram; NOBLE, Misty; SAPOZHNIKOV, Oleg A.: 'Development and characterization of an innovative synthetic tissue-mimicking material for high inten' 2001 IEEE Ultrasonics Symposium , 2001, 1295-1298 * |
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