| 講演名 | 2013-05-27 空中超音波の生体内音波伝搬におけるFDTD法を用いた数値解析 平田 慎之介, 蜂屋 弘之, |
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| 抄録(和) | 生体内を伝搬する超音波の速度や減衰を計測し,伝搬経路の弾性的性質や組織構造を定量的に診断する手法は,低侵襲,X線被曝の心配がないという特徴から広く普及している.本研究では,空中超音波を踵に照射し,透過した超音波の伝搬時間を計測することで,踵骨を非接触で評価する手法を提案している.これまでに踵を透過し,著しく減衰した空中超音波の検出に成功しているが,空気中や踵内での回り込み,媒質境界での多重反射などによって踵骨内を伝搬した超音波の抽出は困難であった.そこで音響FDTD法を用いた2次元音場計算による空気中,踵内での音波伝搬解析について検討を行なっている.しかし空気中,生体軟組織,踵骨では音波伝搬速度が10倍以上異なるため,最も伝搬速度の遅い媒質内で位相速度の遅れによる数値分散が発生してしまう.本論文では,FDTD法による空気中での2次元音場計算において,空間グリッド,時間グリッドの間隔を変化させた場合の位相遅れによる分散誤差について定量的な評価を行った.空間グリッドの間隔に対して時間グリッドの間隔が過度に小さい場合に発生する位相遅れは,解析空間の空間分解能を向上させることで低減させることができる.そして空間分解能に相当するpoint per wavelength(PPW)を100以上にすることで,受波信号に含まれる分散誤差は出力音圧の数%程度まで低減させることができる. |
| 抄録(英) | Elastic properties or tissue structure can be quantitatively evaluated by measuring the velocity or attenuation of ultrasonic waves, which propagate in tissues. This method of quantitative diagnosis is widely applied because the method is minimally invasive and free from X-ray exposure. In this study, non-contact calcaneus inspection from measurement of a propagation time of an airborne ultrasonic wave, which is passed through a heel, is proposed. Detection of an ultrasonic wave, which is extremely attenuated to pass through a heel, has been reported. However, the echo, which directly propagates in the calcaneus, cannot be identified because multiple-reflection echoes in medium boundaries and echoes, which propagate around the heel or calcaneus, were include in received wave forms. Therefore, two-dimensional sound field calculation using acoustic FDTD method has been studied. However, numerical dispersion is caused by delay of the phase velocity in the medium within slow propagation velocity, because propagation velocities of an acoustic wave in air, soft tissues and heel bones are different more than 10 times. In this paper, dispersion errors of FDTD sound field calculations in air by phase-velocity delay are quantitatively evaluated in various space grids and time grids of simulations. In case an interval of time grid is too short for that of space grid, the phase velocity delays. The delay can be suppressed by improving the space resolution. In case a point per wavelength (PPW), which is corresponding to the space resolution, is more than 100, dispersion errors in the received wave form can be reduced to several % of the transmitted signal's amplitude. |
| キーワード(和) | 空中超音波 / 生体内音波伝搬 / 音響FDTD法 |
| キーワード(英) | Airborne ultrasonic / Acoustic propagation in tissue / Acoustic FDTD method |
| 資料番号 | US2013-14 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | US |
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| 開催期間 | 2013/5/20(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
| 委員長氏名（英） | |
| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Ultrasonics (US) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 空中超音波の生体内音波伝搬におけるFDTD法を用いた数値解析 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Numerical analyses using FDTD method for acoustic propagation in tissues by airborne ultrasonics |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 空中超音波 / Airborne ultrasonic |
| キーワード(2)（和/英） | 生体内音波伝搬 / Acoustic propagation in tissue |
| キーワード(3)（和/英） | 音響FDTD法 / Acoustic FDTD method |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 平田 慎之介 / Shinnosuke HIRATA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京工業大学機械制御システム専攻 Department of Mechanical and Control Engineering, Tokyo Institute of Technology |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 蜂屋 弘之 / Hiroyuki HACHIYA |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京工業大学機械制御システム専攻 Department of Mechanical and Control Engineering, Tokyo Institute of Technology |
| 発表年月日 | 2013-05-27 |
| 資料番号 | US2013-14 |
| 巻番号（vol） | vol.113 |
| 号番号（no） | 68 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | |