超音波診断のしくみ

超音波検査を受けたことがあり、どのように機能するのか不思議に思ったことがありますか？

多くの産婦人科の医師が妊婦の中の赤ちゃんを調べるために超音波を使用するように、多くの人々は超音波を妊娠と関連付けました。 また、医師は患者の痛みや腫れなどの症状の原因を診断するために超音波を使用します。 超音波は、医師が感染源を見つけたり、生検の際に医師の手を誘導したり、心臓病の診断に貴重な情報を提供したり、心臓発作後の損傷を評価したりするのにも役立ちます。

しかし、超音波装置は具体的にどのように機能するのでしょうか？

超音波のしくみ

超音波は、音波を物体に跳ね返し、戻ってくる音波を聞くことで機能します。 物体の近くの面に当たった音波は、物体の遠くの面に当たった音波よりも速く戻ってくるので、この跳ね返る音波を測定することにより、物体がどのように見えるかの画像を作成することができます。

超音波画像処理は、コウモリや船、漁師が使用するのと同じソナーの原理を使用しています。 医療における超音波画像処理は、患者の臓器、組織、血管の外観、サイズ、形状、または輪郭の変化を検出することに重点を置いており、腫瘍やその他の異常な塊を検出するために使用されます。

医療超音波検査では、超音波技術者は携帯型トランスデューサを使用して、体内に音波を送り、反響する音波を受信します。 技師がトランスデューサを皮膚に押し付けると、装置は、聞き取れない高周波の音波の小さなパルスを患者の体内に送ります。 これらのトランスデューサーは、人間の聴覚の閾値をはるかに超える20KHz以上の周波数の音波を発生させます。今日使用されているほとんどのトランスデューサーは、メガヘルツ（MHz）範囲のはるかに高い周波数で動作します。 コンピュータが音波を測定し、リアルタイムでモニターに表示します。 技師は、動画から1フレーム以上を静止画として取り込みます。

Doppler ultrasoundは、超音波技術の特別なアプリケーションです。 ドップラーは、血管内を移動する血球の速度と方向を測定します。 機関車が通過するときに汽笛のピッチが変わるように、血球の動きによって反射する音波のピッチが変わるのです。 科学者たちはこれを「ドップラー効果」と呼んでいます。

医療用超音波には、診断用超音波と治療用超音波の2つの主な種類があります。 診断用超音波は、内部の液体や組織、臓器の画像を作成することで、医師が患者を診断するのに役立ちます。 治療用超音波は、音エネルギーの力を利用して、体組織を変化させたり破壊したりする方法で体組織と相互作用します。 超音波専門医は、組織を動かしたり押したり、組織を加熱したり、血栓を溶かしたり、患者の体内の特定の場所に薬剤を投与するために超音波療法を使用します。 また、超音波専門家は、非常に高強度のビームを用いた治療用超音波を使用して、手術をすることなく、腫瘍などの疾患組織や異常組織を破壊することができます。

超音波の歴史

超音波は今日では高度な医療技術ですが、そのルーツは1794年に生理学者のラザロ・スパランザーニがコウモリのエコロケーションを初めて研究したときにまでさかのぼります。 このエコーロケーションは、音波を使って物体の位置を特定するもので、超音波物理学の基礎となっています。

1877年にジャックとピエールのカリー兄弟が、プローブを使って音波を発したり受信したりして、圧電現象を発見しました。 1915年、タイタニック号の沈没事故をきっかけに、物理学者ポール・ランジュバンが海底にある物体を探知する装置を発明する。

医師は1920年代から1940年代にかけて、ソノグラフィーとしても知られる超音波を物理療法の一形態として使用するようになりました。 神経科医のKarl Dussikは、1942年に脳腫瘍の発見を期待して、医療診断に超音波を使い始めました。 その後、胆石や乳房腫瘍の検出など、さまざまな用途で超音波を使用するようになり、

産婦人科、心臓病学、その他の分野でも数十年にわたって超音波を使用するようになりました。

今日の超音波技術は、安全で効果的であり、多くの疾患の診断と治療に大いに役立っています。 超音波診断の仕組みについて詳しくは、超音波診断の専門家に相談してみてください。