超音波検査とソノグラフィー

超音波（ソノグラフィー）は、音響インピーダンスが異なる組織間の境界で反射される高周波音波のエコーからリアルタイム画像を生成します。トランスデューサーはパルスを発信し、戻ってくるエコーを検出し、その時間を測定して反射体を深さ方向に特定します。リアルタイム性、携帯性、および電離放射線を使用しないことから、超音波は軟部組織、血管、胎児の解剖学的構造の表示に広く使用されています。

Definition

超音波検査は、組織内の音響インピーダンス境界で反射される高周波音響パルスのエコーから画像を構築するリアルタイム画像診断技術であり、戻ってくるエコーの時間遅延によって反射体を特定します。

Scope

このトピックでは、音響パルスの生成と反射、エコー生成における音響インピーダンスの役割、グレースケール（Bモード）画像の形成、血流評価のためのドップラー効果の使用、および造影超音波やエラストグラフィーなどの補助技術について扱います。これは、超音波が解剖学的構造をどのように描出するかに関するリファレンスであり、臨床的ガイダンスではありません。

Core questions

• 組織間の音響インピーダンスの違いは、どのようにして画像を形成するエコーを生成するのでしょうか？
• 戻ってくるエコーの時間遅延は、どのようにして深さを符号化するのでしょうか？
• ドップラー効果は、超音波が血流を評価することをどのように可能にするのでしょうか？
• 造影超音波とエラストグラフィーは、グレースケール画像診断に何を追加するのでしょうか？

Key concepts

• 音響インピーダンスと反射
• パルスエコー原理
• Bモード（グレースケール）画像診断
• 血流のドップラー評価
• マイクロバブル造影剤
• 超音波エラストグラフィー
• 非電離、リアルタイム画像診断

Mechanisms

トランスデューサーは電気パルスを高周波音に変換し、それが組織内に伝播します。音響インピーダンスが変化する各境界で、パルスの一部がトランスデューサーに反射して戻ります。エコーが戻るまでの時間は反射体の深さを示し、エコーの振幅は対応するピクセルの明るさを決定し、リアルタイムのグレースケール（Bモード）画像を構築します。赤血球などの反射体の動きは、戻ってくる音の周波数を変化させ（ドップラー効果）、これは血流のマッピングと定量化に使用されます。マイクロバブル造影剤は血流からのエコーを増強し（Dietrich et al., 2020）、エラストグラフィーは組織の変形またはせん断波の伝播を利用して硬さを推定します（Ferraioli et al., 2015）。基礎となる音響学については、標準的な物理学の参考文献（Bushberg et al., 2012）に詳しく記載されています。

Clinical relevance

超音波は、電離放射線を使用せずに、軟部組織、血管、腹部、および産科の解剖学的構造をリアルタイムでベッドサイドで描出することができ、標準化された検査プロトコルは一貫した解剖学的評価をサポートします（AIUM, 2018）。この項目は、超音波が解剖学的構造をどのように描出するかを説明するものであり、個々の診断や治療の決定の根拠となるものではありません。

History

医療用超音波は、20世紀半ばにソナーや工業用欠陥検出技術から発展し、AモードのトレースからリアルタイムのBモード画像診断へと移行しました。ドップラー法の追加により、血流の非侵襲的評価が可能になり、その後の発展によりマイクロバブル造影剤（Dietrich et al., 2020）や組織硬さのエラストグラフィー測定（Ferraioli et al., 2015）が加わり、その解剖学的および機能的範囲が拡大しました。

Seminal works

• ferraioli-2015
• dietrich-2020

Frequently asked questions

超音波は放射線なしでどのように画像を生成するのですか？

高周波音波パルスを体内に送り込み、組織境界で反射されるエコーから画像を形成し、各エコーの時間を測定して深さを決定します。電離放射線は一切使用されません。

ドップラー超音波は何のために使用されますか？

ドップラー超音波は、移動する血液から反射される音の周波数シフトを検出し、血管内の血流の存在、方向、速度を評価することを可能にします。