生物物理学 · 17.09
超音波の作用と治療応用
Effects of ultrasound and therapeutic applications
🧠 超音波は機械作用 mechanical effect 機械作用(mechanical effect) mechanical effect(機械作用) と熱作用 thermal effect 熱作用(thermal effect) thermal effect(熱作用) を生じうる。 キャビテーションcavitation キャビテーション(cavitation)cavitation(キャビテーション) は気泡 air bubble 気泡(air bubble) air bubble(気泡) の振動・崩壊による機械作用 mechanical effect 機械作用(mechanical effect) mechanical effect(機械作用) である。
熱作用と機械作用
診断域では組織加熱を示す熱指数 thermal index 熱指数(thermal index) thermal index(熱指数) と、キャビテーションcavitation キャビテーション(cavitation)cavitation(キャビテーション) の可能性を示す機械指数 mechanical index 機械指数(mechanical index) mechanical index(機械指数) を監視する。治療では同じ作用を意図的 intentional 意図的(intentional) intentional(意図的) に強め、焦点へエネルギーを集中する。12
組織へエネルギーが作用する過程
温熱療法とHIFUは組織加熱を利用する。
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='thermal effect'>熱作用</span>と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mechanical effect'>機械作用</span>"] --> B
B["組織へエネルギーが作用する過程"] --> C
C["温熱療法とHIFUは組織加熱を利用する"] --> D
D["治療利用と安全指標"]
治療利用と安全指標
超音波吸収は音響エネルギー acoustic energy 音響エネルギー(acoustic energy) acoustic energy(音響エネルギー) を組織内で熱へ変換し、温熱療法や高密度焦点式超音波 high-intensity focused ultrasound (HIFU) 高密度焦点式超音波(high-intensity focused ultrasound (HIFU)) high-intensity focused ultrasound (HIFU)(高密度焦点式超音波) に利用される。これは表面から電磁波 electromagnetic wave 電磁波(electromagnetic wave) electromagnetic wave(電磁波) を授受する熱放射thermal radiation熱放射(thermal radiation)thermal radiation(熱放射)とは異なる加熱経路である。さらに高い音圧 sound pressure 音圧(sound pressure) sound pressure(音圧) では、気泡air bubble 気泡(air bubble)air bubble(気泡) の振動・崩壊によるキャビテーション cavitation キャビテーション(cavitation) cavitation(キャビテーション) が機械作用 mechanical effect 機械作用(mechanical effect) mechanical effect(機械作用) を生む。
ESWLは衝撃波で結石を破砕 fragmentation 破砕(fragmentation) fragmentation(破砕) し、HIFUは腫瘍を凝固する。出力と照射時間を必要最小限にするALARAALARA(as low as reasonably achievable)の考え方は、とくに胎児や気体を含む組織の観察で重要である。
まとめ
- 超音波は機械作用 mechanical effect 機械作用(mechanical effect) mechanical effect(機械作用) と熱作用 thermal effect 熱作用(thermal effect) thermal effect(熱作用) を生じうる。キャビテーションcavitation キャビテーション(cavitation)cavitation(キャビテーション) は気泡 air bubble 気泡(air bubble) air bubble(気泡) の振動・崩壊による機械作用 mechanical effect 機械作用(mechanical effect) mechanical effect(機械作用) である。
- 温熱療法とHIFUは組織加熱を利用する。
- ESWLは衝撃波で結石を破砕 fragmentation 破砕(fragmentation) fragmentation(破砕) し、HIFUは腫瘍を凝固する。
出典
- 1.An Introduction to High Intensity Focused Ultrasound: Systematic Review on Principles, Devices, and Clinical Applications(Journal of Clinical Medicine・2020)HIFUの熱的・機械的作用と臨床応用を概説する閲覧 2026-08-20
- 2.A Review on Biological Effects of Ultrasounds: Key Messages for Clinicians(Diagnostics・2023)超音波の熱作用・機械作用と安全性を整理する閲覧 2026-08-20