Biophysics · 17.06

パルスエコー原理

The pulse-echo principle

応用トピック: 麻酔・集中治療における超音波の役割画像誘導放射線治療

🧠 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）は短い超音波パルスを送り、エコーの往復時間を測る。反射体までの深さは音速sound speed音速（sound speed）sound speed（音速）と時間差から求める。

往復時間から深さを求める

距離式の2はパルスが反射体まで往復するためである。送信後に受信を待つ時間は最大表示深度を決め、パルス反復周波数を高くしすぎると前のパルスの深部エコーdeep echoes深部エコー（deep echoes）deep echoes（深部エコー）を次のパルス由来と誤認する。

パルスエコー原理を表す式

d=\frac{c\,\Delta t}{2}

$d$ は深さ、 $c$ は組織内音速sound speed音速（sound speed）sound speed（音速）、 $\Delta t$ は送信から受信までの時間である。

送信パルスとエコー受信

往復距離であるため2で割る。

flowchart TD
  A["往復時間から深さを求める"] --> B
  B["送信パルスとエコー受信"] --> C
  C["往復距離であるため2で割る"] --> D
  D["最大深度と距離誤差"]

最大深度と距離誤差

圧電探触子transducer探触子（transducer）transducer（探触子）が短い送信パルスを作り、音響インピーダンスacoustic impedance音響インピーダンス（acoustic impedance）acoustic impedance（音響インピーダンス）の異なる境界がエコーを返す。装置は到達時間を深さへ、受信振幅を境界の反射強度へ割り当てるため、位置情報positional information位置情報（positional information）positional information（位置情報）と輝度luminance輝度（luminance）luminance（輝度）情報を分けて理解する必要がある。

各反射体の位置とエコー強度を組み合わせて画像を作る。深さ計算は媒質内の平均音速sound speed音速（sound speed）sound speed（音速）を一定と仮定するため、音速sound speed音速（sound speed）sound speed（音速）差は距離の系統誤差になる。

まとめ

短い超音波パルスを送り、エコーの往復時間を測る。反射体までの深さは音速sound speed音速（sound speed）sound speed（音速）と時間差から求める。
往復距離であるため2で割る。
各反射体の位置とエコー強度を組み合わせて画像を作る。