生物物理学 · 17.05
超音波の吸収
Absorption of ultrasound
🧠 伝播中の超音波エネルギーは熱へ変換される。 超音波減弱ultrasound attenuation 超音波減弱(ultrasound attenuation)ultrasound attenuation(超音波減弱) は一般に周波数とともに増大する。
吸収・散乱・反射による減弱
吸収だけでなく反射・散乱 reflection and scattering 反射・散乱(reflection and scattering) reflection and scattering(反射・散乱) もビームからエネルギーを失わせるため、臨床でいう減弱はそれらの総和 sum 総和(sum) sum(総和) である。軟部組織ではdB/cm/MHzで表す減弱係数が周波数に概ね比例する。12
超音波の吸収を表す式
は強度減弱係数(m⁻¹)である。臨床では線形なdB表示と周波数依存の係数もよく用いる。
伝播距離に伴う強度低下
高周波high frequency 高周波(high frequency)high frequency(高周波) は分解能が高いが深達度 depth of invasion 深達度(depth of invasion) depth of invasion(深達度) が浅い。
flowchart TD
A["吸収・散乱・反射による減弱"] --> B
B["伝播距離に伴う強度低下"] --> C
C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='high frequency'>高周波</span>は分解能が高いが<span class='jp-term jp-term-diagram' title='depth of invasion'>深達度</span>が浅い"] --> D
D["周波数と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='depth of invasion'>深達度</span>の交換条件"]
周波数と深達度の交換条件
超音波の減弱は一般に周波数とともに増えるため、高周波high frequency 高周波(high frequency)high frequency(高周波) ほど空間分解能 spatial resolution 空間分解能(spatial resolution) spatial resolution(空間分解能) は高いが深達度 depth of invasion 深達度(depth of invasion) depth of invasion(深達度) は浅い。パルスエコー法pulse-echo methodパルスエコー法(pulse-echo method)pulse-echo method(パルスエコー法)では、目的臓器の深さに応じてこの分解能―深達度 depth of invasion 深達度(depth of invasion) depth of invasion(深達度) のトレードオフ trade-off トレードオフ(trade-off) trade-off(トレードオフ) を選ぶ。
深部観察では低めの周波数、浅部精査では高めの周波数を選ぶ。周波数選択は分解能と深達度 depth of invasion 深達度(depth of invasion) depth of invasion(深達度) の交換条件であり、受信利得 gain 利得(gain) gain(利得) を上げても失われた空間周波数 spatial frequency 空間周波数(spatial frequency) spatial frequency(空間周波数) 情報までは回復しない。
まとめ
- 伝播中の超音波エネルギーは熱へ変換される。減弱は一般に周波数とともに増大する。
- 高周波high frequency 高周波(high frequency)high frequency(高周波) は分解能が高いが深達度 depth of invasion 深達度(depth of invasion) depth of invasion(深達度) が浅い。
- 深部観察では低めの周波数、浅部精査では高めの周波数を選ぶ。
出典
- 1.Review: absorption and dispersion of ultrasound in biological tissue(Ultrasound in Medicine & Biology・1975)生体組織における超音波吸収と分散を概説する閲覧 2026-08-20
- 2.Attenuation of ultrasound: magnitude and frequency dependence for tissue characterization(Radiology・1984)組織の超音波減弱と周波数依存性を評価する閲覧 2026-08-20