Biophysics · 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field potential総和（field potential）field potential（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。

超音波の吸収を表す式

I(x)=I_0e^{-\mu x}

$\mu$ 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。