STEP3　音響の原理 ③

音場

音が広がる空間

近距離音場

• フルネルゾーン
  
  
  
• $\frac{D^2}{4λ}$より近い領域
  
  D：口径　λ：波長（λ=c/F）
  
  
  
• 平面波

遠距離音場

• フラウンホーファーゾーン
  
  
  
• $\frac{D^2}{4λ}$より遠い領域
  
  
  
• 球面波
  
  
  
• 拡散減衰

円形平面振動子の音場

• 式
  
  $sinθ＝\frac{1.22λ}{D}$
  
  
  
• 口径が大きいと方位分解能は低下する

凹面振動子の音場

• フォーカス点の手前でビームが1番良く絞られる
  
  
  
• 焦点距離
  
  振動子表面から焦点までの距離
  
  
  
• 焦点面積
  
  焦点におけるビームの断面積
  
  
  
• 焦点深度
  
  焦点の前後でビームの面積が焦点面積の2倍になる2点間の距離

空間分解能

距離分解能

• 超音波ビーム方向の分解能
  
  
  
• 計測値は見かけの値
  
  
  
• 深部では距離分解能は低下する
  
  
  
• パルス幅＝パルス持続時間
  
  
  
• 式　
  
  $△x=\frac{nλ}{2}$
  
  
  △x：距離分解能　nλ：パルス幅　n：波数　

方位分解能

• ビーム方向に垂直な方向の分解能
  
  
  
• 式　
  
  $△y=\frac{d}{2}≒\frac{1.22λ}{D}×X$
  
  
  △y：方位分解能　d：ビーム幅　X：振動子からの距離

スライス幅分解能

• スライス幅による分解能
  
  
  
• スライス幅：ビームの厚さ
  
  
  
• 要因　
  
  • 音響レンズ　
  • 波長
  • 振動子の幅

ハーモニックイメージング

• 非線形現象
  
  音速が音圧により変化することで生じる現象
  
  
  
• 超音波が伝搬中あるいは気泡などに当たった際に発生する高調波を用いて映像化する方法
  
  
  
• 種類　
  
  1. ティッシュハーモニックイメージング（THI）
  2. コントラストハーモニックイメージング（CHI）

THI

• 超音波が生体内を伝搬する過程で波形の歪み、高調波が発生する
  
  
  
• 高調波はビームの中心軸上、音圧の高い領域に発生する
  
  
  
• 整数倍の高調波が発生するが、減衰との兼ね合いで映像化には2次高調波を用いる
  
  
  
• 効果
  
  • ビーム幅が狭い
    
  • 多重反射の低減
    
  • サイドローブが大幅に低減によりコントラスト向上
    
  • 方位分解能が改善
    
  • 音圧(２乗に比例)周波数、伝播距離、組織性状に依存

CHI

• 超音波造影剤(微小気泡)が共振・共鳴・崩壊する時に発生する高調波を映像化する方法
  
  
  
• 気泡の固有振動は気泡径に依存する

エラストグラフィ

• 弾性映像法
  
  
  
• 組織の硬さを映像化する
  
  
  
• 映像化手法
  
  ①歪みを用いた方法
  (strain imaging)
  
  ② 剪断弾性波の速度を用いた手法
  (shear wave imaging)