医療用超音波には、 超音波を用いた 診断技術 （主に画像診断 ）と、超音波の治療 応用が含まれます。診断においては、腱 、筋肉 、関節、血管、内臓などの体内構造の画像を作成したり、いくつかの特性（距離や速度など）を測定したり、有益な可聴音を生成したりするために使用されます。医療用の視覚画像を作成するために超音波を使用することは、医療用超音波検査 、または単に超音波検査 と 呼ばれます。超音波反射を使用する超音波検査は、超音波検査と呼ばれます。超音波透過断層撮影 などの透過方式もあります。超音波を使用して妊婦 を検査する行為は、産科超音波検査 と呼ばれ、臨床超音波検査の初期の発展です。使用される機器は、超音波装置 、ソノグラフ 、またはエコーグラフ と呼ばれます。この技術を使用して形成される視覚画像は、超音波画像 、ソノグラム、 またはエコー グラムと呼ばれます。
頸動脈 の超音波検査 超音波は、人間の聴覚の上限に近い周波数 である20,000 Hz を超える音波で構成されています。 [ 1 ] 超音波画像（ソノグラムとも呼ばれる）は、プローブ を使用して組織 に超音波パルスを送信することによって作成されます。超音波パルスは 、反射特性の異なる組織から反射され、プローブに戻ってきて、画像として記録および表示されます。
汎用超音波トランスデューサーは ほとんどの画像診断に使用できますが、状況によっては特殊なトランスデューサーが必要になる場合があります。超音波検査のほとんどは、体表面にトランスデューサーを当てて行いますが、トランスデューサーを体内に挿入できれば、より鮮明な画像が得られることがよくあります。この目的のために、経膣 、経直腸、経食道 などの特殊用途トランスデューサーが一般的に使用されます。極端な例として、非常に小型のトランスデューサーを細いカテーテルに取り付け、血管内に挿入して血管壁や血管疾患を画像化することも可能です。
種類
モード 画像モードとは、超音波画像の特定の寸法をもたらすプローブと装置の設定を指します。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
Aモード：振幅モードとは、超音波パルスの往復伝搬時間に応じて トランスデューサ 電圧の振幅を記録するモードのことです。単一のパルスが体内を伝搬し、同じトランスデューサ素子に散乱して戻ってきます。記録された電圧振幅は、音圧振幅と線形相関します。Aモードは一次元です。Bモード ：輝度モードでは、トランスデューサ素子のアレイが人体を通る平面を走査し、2次元画像を生成します。画像の各ピクセル値は、後方散乱信号から検出された電圧振幅に対応します。Bモード画像の次元は、角度と往復時間に対する電圧です。Mモード ：モーションモードでは、Aモードパルスが連続して送信されます。後方散乱信号は明るいピクセルのラインに変換され、その明るさは後方散乱電圧振幅と線形相関します。次のラインは前のラインの隣にプロットされ、Bモード画像のような画像が生成されます。ただし、Mモード画像の寸法は、双方向時間と記録時間の関数としての電圧です。このモードは、高速写真におけるストリークビデオ 記録の超音波版です。移動する組織の変化によって後方散乱が発生するため、これを利用して特定の臓器構造（最も一般的には心臓）の変位を測定できます。ほとんどの装置は、音速を1540m/sと仮定して、往復時間を画像深度に変換します 。実際の音速は組織の種類によって大きく異なるため、超音波 画像は体の真の断層像ではありません。[ 5 ]
3Dイメージング 3次元イメージングは、専用の回転式または固定式プローブを使用してBモード画像を組み合わせることによって行われます。これはCモード と呼ばれています。[ 4 ]
回転式超音波/光音響ハイブリッド システムは、磁石や電離放射線を使用せずに、血液や組織を含む3D画像を生成します。検出器の円弧を使用して体積画像を作成します。レーザーパルスによりヘモグロビン分子が振動し、検出器によって吸収される音響信号が発生します。[ 6 ]
技術 画像診断技術とは、特定の用途をサポートする信号生成および処理方法のことである。ほとんどの技術はBモードを使用する。
静脈逆流 のBフロー画像。Bフローは、 周囲の静止組織からの信号を抑えながら、動いている反射体（主に赤血球 ）をデジタル的に強調表示する画像化技術です。流れる血液と周囲の静止組織を同時に可視化することを目的としています。 [ 8 ] ドップラー超音波検査 の代替または補完となります。 [ 9 ] 特定の腫瘍や結石を標的とした治療用超音波は 画像診断モードではありません。しかし、治療プローブを特定の関心領域に焦点を合わせるために、AモードとBモードが通常使用され、多くの場合、治療中に使用されます。[ 10 ]
用途 医療用超音波検査で確認された膀胱 （黒い蝶のような形）と前立腺 肥大症（BPH）超音波検査は医学 で広く使用されています。超音波 を使用して生検 などの介入 処置を 誘導したり、診断と治療の両方の役割を果たすことができる体液の貯留を排出したりすることで、診断と治療の両方の処置を行うことができます。超音波検査 技師は、従来、放射線科医、医療画像診断法の適用と解釈を専門とする医師、または心臓超音波検査（心エコー検査 ）の場合は心臓専門医によって解釈されるスキャンを実行する医療専門家です。超音波検査は、体の軟部組織の画像化に効果的です。[ 11 ] 筋肉 、腱 、精巣 、乳房 、甲状腺、副甲状腺、 新生児の 脳などの表層構造は、より高い周波数 （7～18 MHz）で画像化され、より優れた線形（軸方向）および水平（横方向）解像度 が得られます。肝臓や腎臓などのより深い構造は、より深い組織への浸透の代償として、より低い周波数（1～6 MHz）で画像化され、軸方向および横方向の解像度が低くなります。 [ 12 ]
肝臓病学 肝腫瘍の超音波検査で は、検出と特徴付けの両方が可能です。[ 24 ] 脂肪肝疾患 の評価プロセスでは、超音波画像検査がよく行われます。超音波検査では、エコー輝度が増加した「明るい」肝臓が明らかになります。ポケットサイズの超音波装置は、肝脂肪症を診断するためのポイントオブケアスクリーニングツールとして使用される可能性があります。[ 25 ] [ 26 ]
婦人科および産科 妊娠中期の超音波検査において胎児の詳細な解剖学的構造を可視化するために用いられる、3Dおよび4D産科超音波表面レンダリングを表示する臨床モニター。 胎児の頭蓋容積を推定するための横断面および冠状面の測定値を含む、3 次元超音波ボリュームの直交面[ 27 ] [ 28 ] 婦人科超音波検査 では、女性の骨盤臓器（特に子宮 、卵巣 、卵管 ）に加え、膀胱 、付属器 、ダグラス窩を検査します。下腹壁からのアプローチ用に設計された曲線型およびセクター型のトランスデューサー、 経膣超音波 などの特殊なトランスデューサーを使用します。[ 29 ]
産科超音波検査は 、もともと1950年代後半から1960年代にかけてイアン・ドナルドによって開発され [ 30 ] [ 31 ] 、妊娠中に 胎児 の発育と位置を確認するためによく用いられます。超音波検査は、母体や胎児に潜在的に有害となる可能性のある多くの病態を特定するために使用できます。これらの病態は、超音波検査がない場合、診断されないまま、または診断が遅れる可能性があります。現在では、超音波検査を受けることに伴うわずかなリスクよりも、診断が遅れるリスクの方が大きいと考えられています。ただし、胎児の「記念」ビデオや写真など、非医療目的での使用は推奨されていません。[ 32 ]
産科超音波検査は主に以下の目的で使用されます: [ 33 ]
妊娠週数（妊娠期間 ）を記入してください。 胎児の生存性を確認する 胎児 の位置を特定する（子宮内か子宮外か）。 胎盤の位置を子宮頸部との位置関係で確認してください。 胎児の数（多胎妊娠 ）を確認してください。 重大な身体的異常がないか確認してください。 胎児の発育を評価する（子宮内発育遅延 （IUGR）の兆候がないか確認する） 胎児の動きと心拍を確認してください。 赤ちゃんの性別を判定する 欧州医療超音波安全委員会（ECMUS）[ 34 ]によると、
超音波検査は、安全に関する訓練を受け、最新の知識を習得した有資格者のみが行うべきです。超音波は組織に熱、圧力変化、機械的擾乱を引き起こします。診断レベルの超音波は、敏感な臓器や胎児に危険な温度上昇を引き起こす可能性があります。動物実験では非熱的な生物学的影響が報告されていますが、マイクロバブル造影剤を 使用した場合を除き、ヒトではそのような影響は確認されていません。
しかしながら、高リスク妊娠において特に指示がない限り、低出力設定を使用し、胎児脳のパルス波スキャンは避けるように注意すべきである。
英国政府（保健省）が2005年から2006年の期間について発表したデータによると、非産科超音波検査は実施された超音波検査総数の65％以上を占めていた。
頸部超音波検査 甲状腺 や副甲状腺 [ 36 ] リンパ節 、唾液腺 など、首のほとんどの構造は、高周波超音波によって優れた解剖学的詳細とともに鮮明に視覚化されます。超音波は甲状腺腫瘍や病変の好ましい画像診断法であり、甲状腺癌 患者の評価、術前計画、術後経過観察において重要です。頭頸部の他の多くの良性および悪性疾患は、診断用超音波および超音波ガイド下処置の助けを借りて鑑別、評価、管理することができます。[ 37 ]
新生児科 新生児学 では、経頭蓋ドップラーは 、脳内構造異常、出血の疑い、脳室拡大 または水頭症 、および無酸素障害（脳室周囲白質軟化症 ）の基本的な評価に使用できます。新生児の頭蓋骨の柔らかい部分（泉門 ）を通して実行できますが、泉門は生後約1年で完全に閉じ、その頃には超音波に対して事実上透過不可能な音響障壁を形成します。[ 38 ] 頭蓋超音波 の最も一般的な部位は前泉門です。泉門が小さいほど、画像が損なわれます。[ 39 ]
肺超音波検査は、新生児一過性頻呼吸、呼吸窮迫症候群、先天性肺炎、胎便吸引症候群、気胸などの一般的な新生児呼吸器疾患の診断に有用であることがわかっています。[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]
目 眼科 および検眼学 において、超音波を用いた眼科検査には主に2つの方法がある。
超音波は、集中治療、救急医療、外傷外科、一般医療、看護など、さまざまな場面で肺の評価に使用されます。この画像診断法は、ベッドサイドや診察台で、 呼吸療法 や人工呼吸器のガイド、胸腔 穿刺 （胸水（滲出液）の排出）、針吸引生検、カテーテル 留置などの処置を行うために、さまざまな肺の異常を評価するために使用されます。[ 44 ] [ 45 ]
肺超音波検査は肺自体を可視化するのではなく、胸膜線上の組織と空気の界面を可視化します。アーチファクトの解釈が不可欠であるという事実が、肺超音波検査を実際の臓器の画像化を目的としたモダリティと区別しています。この区別は、アーチファクトパターンを解釈しようとする際に重要な機械的意味を持ちます。現代の超音波検査では、心臓や肝臓などの臓器の可視化を強化するためにソフトウェアフィルターや音響ハーモニクスが使用されていますが、これらは肺超音波検査で求められる特定のパターンを損ないます。したがって、画像フィルター、ハーモニックイメージング、ビームコンパウンディングのないソフトウェアプリセットが推奨されます。[ 46 ]
肺超音波検査の基礎知識 正常な肺表面： 肺表面は臓側胸膜と壁側胸膜 で構成されています。これら2つの表面は通常、互いに押し合わさって胸膜線を形成し、これが肺（または胸膜）超音波検査の基礎となります。この胸膜線は、ほとんどの成人では肋骨線から1センチメートル未満の深さに見えます。超音波プローブを皮膚に垂直に当てると、超音波検査では高エコー（明るい白色）の水平線として視覚化されます。 アーチファクト： 肺超音波は、そうでなければ画像化の妨げとなるアーチファクトに依存しています。空気は超音波ビームを遮断するため、この画像化モードで健康な肺組織自体を視覚化することは実用的ではありません。したがって、医師と超音波技師は、健康な肺組織と病変のある肺組織を画像化する際に超音波ビームが作り出すパターンを認識することを学んできました。肺超音波でよく見られ、利用される3つのアーチファクトには、肺スライディング、Aライン、Bラインがあります。[ 47 ] §肺滑動： 呼吸に伴う臓側胸膜と壁側胸膜の摩擦によって胸膜線が揺らめくこと（「アリの行進」と表現されることもある）を示す肺滑動の存在は、正常な気化肺において最も重要な所見である。[ 48 ] [ 47 ] § Aライン：超音波ビームが 胸膜線 に接触すると、反射されて明るい白い水平線が形成されます。胸膜の深部に等間隔の水平線として現れる後続の残響アーチファクトがAラインです。最終的に、Aラインは胸膜からの超音波ビームの反射であり、Aライン間の間隔は壁側胸膜と皮膚表面間の距離に相当します。[ 47 ] [ 48 ] § Bライン： Bラインも残響アーチファクトです。胸膜から超音波画面の端まで伸びる高エコーの垂直線として視覚化されます。これらの線は鮮明でレーザーのようで、画面を下に進むにつれて通常は消えません。 [ 47 ] [ 48 ]
超音波検査による肺病変の評価 肺水腫 心エコー検査 と併用すると、重症患者の診断と管理の改善に役立ちます。肺水腫に見られる超音波所見は、複数のBラインです。Bラインは健康な肺にも見られますが、前部または側部の肺領域に3本以上存在する場合は常に異常です。肺水腫では、Bラインは肺血管系外の肺に含まれる水分量の増加を示します。Bラインは、肺炎 、肺挫傷 、肺梗塞 など、他の多くの疾患でも見られることがあります。 [ 49 ] [ 50 ] 無気肺 圧迫性無気肺 のそれぞれに特徴的な変化を区別することができます。気胸 [ 51 ] 超音波検査での肺滑動の陰性予測値は 99.2～100%と報告されています 。つまり、肺滑動が見られる場合は、気胸は事実上除外されます。 [ 48 ] ただし、肺滑動の欠如は必ずしも気胸に特異的なものではなく、急性呼吸窮迫症候群 、肺の硬化 、胸膜癒着、肺線維症 など、この所見を引き起こす他の病態もあります。 [ 48 ] 胸水 胸部の聴診の組み合わせによって診断できます。ただし、これらの検査技術は、 人工呼吸器 の使用、肥満、または患者の体位など、さまざまな要因によって複雑になる可能性があり、これらはすべて身体診察の感度を低下させます。したがって、肺超音波は、単純胸部X線 および胸部CT を補完する追加ツールとして使用できます。 [ 52 ] [ 47 ] 胸水のある重篤な患者では、超音波は、針の挿入、胸腔穿刺 、および胸腔ドレーンの挿入 などの処置をガイドすることができます。 [ 52 ] 肺がんの病期 分類：呼吸器科 では、気管支内超音波（EBUS）プローブが標準的な柔軟な内視鏡プローブに取り付けられ、呼吸器専門医が経気管支針吸引生検の前に気管支内病変とリンパ節を直接視覚化するために使用します。EBUSの多くの用途の中でも、大手術を必要とせずにリンパ節サンプリングを可能にすることで肺がんの病期分類に役立ちます。 [ 53 ] COVID-19 [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]
尿路 膀胱 （黒い蝶のような形）と前立腺肥大症 （BPH ） 超音波検査は、患者の膀胱に貯留している液体の量を調べるために泌尿器科 で日常的に使用されています。骨盤超音波検査では、女性の場合は子宮 と卵巣 、または膀胱の 画像が含まれます。男性の場合は、超音波検査で膀胱、前立腺 、または精巣 に関する情報が得られます（たとえば、精巣上体炎と精巣捻転 を緊急に区別するため）。若い男性の場合は、より良性の精巣腫 瘤（精索静脈 瘤 または陰嚢水腫 ）と、治癒可能ではあるものの健康と生殖能力を維持するために治療しなければならない精巣がんを区別するために使用されます。骨盤超音波検査の実施方法には、外部または内部の2つの方法があります。内部骨盤超音波検査は、経膣（女性の場合）または経直腸（男性の場合）で行われます 。骨盤底の超音波画像診断は、異常構造と他の骨盤臓器との正確な関係に関する重要な診断情報を提供することができ、骨盤臓器脱、二重失禁、排便障害に関連する症状のある患者の治療に役立つヒントとなります。また、腎結石や腎結晶（腎結石症 ）の診断、そしてより頻繁には治療（破砕）にも使用されます。[ 57 ]
腎臓 腎臓学 において、腎臓の超音波検査は、腎臓関連疾患の診断と管理に不可欠です。腎臓は容易に検査でき、ほとんどの病理学的変化は超音波で識別できます。腎臓症状のある患者の意思決定や腎臓介入のガイダンスにおいて、アクセスしやすく、汎用性が高く、比較的経済的で、迅速な補助手段となります。[ 69 ] Bモード画像 を使用すると、腎臓の解剖学的評価が容易に実行でき、USは腎臓介入の画像ガイダンスとしてよく使用されます。さらに、造影超音波（CEUS）、エラストグラフィ、および融合イメージングにより、腎臓USの新しいアプリケーションが導入されています。ただし、腎臓USにはいくつかの制限があり、腎疾患の評価における補助的な画像診断として、CT（CECT）やMRIなどの他のモダリティを考慮する必要があります。[ 69 ]
静脈アクセス 静脈アクセスは、診断や血液培養などの検査を補助するための血液サンプルの採取、あるいは重症患者における体液維持や補充、輸血のための静脈内輸液の投与など、一般的な医療処置です。静脈アクセスが必要となるのは、外来検査室、入院病棟、そして最も重要なのは救急室と集中治療室です。多くの場合、静脈アクセスは繰り返し、または長期間にわたって必要となることがあります。後者の場合、カテーテルを装着した針を静脈に挿入し、針を抜去しながらカテーテルを静脈内にしっかりと挿入します。選択される静脈は腕から選択されることが最も多いですが、困難な状況では、首（外頸静脈 ）または上腕（鎖骨下静脈 ）のより深い静脈を使用する必要がある場合があります。適切な静脈の選択が問題となる理由は数多くあります。これらには、肥満、過去の「採血」に対する炎症反応による静脈の損傷、娯楽目的の薬物使用による静脈の損傷などが含まれるが、これらに限定されない。[ 70 ]
このような困難な状況では、超音波の使用により静脈へのカテーテル挿入が大幅に容易になります。超音波装置は、周波数10～15メガヘルツ のリニアトランスデューサーを使用する「カート式」または「携帯型」です。ほとんどの場合、静脈の選択は、静脈が皮膚表面から1.5cm以内にあるという要件によって制限されます。トランスデューサーは、選択した静脈の上に縦方向または横方向に配置できます。ほとんどの超音波トレーニングプログラムでは、静脈カニューレ挿入のための超音波トレーニングが提供されています。[ 71 ]
機構 音から画像を生成するプロセスは、音波の 送信、反響音の 受信、そしてその反響音の解釈という3つのステップから成ります。
音波を発生させる 最新の医療用超音波スキャナー 音波は通常、プラスチック製のハウジングに収められた圧電 トランスデューサによって生成されます。超音波装置からの強力で短い電気パルスが、目的の周波数でトランスデューサを駆動します。 周波数は1～ 18MHz の範囲で変化しますが、眼の前房などの特殊な領域では、生体顕微鏡検査として知られる技術で50～100メガヘルツまでの周波数が実験的に使用されています。[ 72 ]
旧式のトランスデューサは物理的なレンズでビームを集束させていました。現代のトランスデューサはデジタルアンテナアレイ 技術（トランスデューサ内の圧電素子が異なるタイミングでエコーを生成）を使用して、超音波装置が焦点の方向と深度を変更できるようにしています。トランスデューサの近くでは、超音波ビームの幅はトランスデューサの幅とほぼ同じですが、トランスデューサから一定の距離（近距離領域長またはフレネル領域 ）に達すると、ビーム幅はトランスデューサの幅の半分に狭まり、その後、幅は増加します（遠距離領域長またはフラウンホーファー領域 ）。この領域では、横方向の解像度が低下します。したがって、トランスデューサの幅が広く、超音波の周波数が高いほど、フレネル領域は長くなり、トランスデューサからより深い位置でも横方向の解像度を維持できます。[ 73 ] [ 7 ]
前述のとおり、音波は、トランスデューサの形状、トランスデューサ前面のレンズ、またはビームフォーミング や空間フィルタリング技術における超音波スキャナからの複雑な制御パルスによって集束されます。この集束により、トランスデューサ面から弧状の音波が生成されます。音波は体内を伝わり、所望の深さで焦点が合います。
トランスデューサの表面の材料は、音波を体内に効率的に伝達することを可能にする（多くの場合、ゴム状のコーティング、インピーダンス整合 の一種）。[ 74 ] [ 75 ]
音波は、異なる組織間の層から部分的に反射されたり、より小さな構造物から散乱されたりします。具体的には、音は体内の音響インピーダンスが変化する場所ならどこでも反射されます。例えば、血漿 中の血球 、臓器内の小さな構造物などです。反射された音波の一部はトランスデューサーに戻ります。[ 74 ]
反響を受け取る 音波がトランスデューサに戻ってくると、音波を送信したときと同じプロセスが逆の形で起こります。戻ってきた音波がトランスデューサを振動させ、トランスデューサはその振動を電気パルスに変換し、超音波スキャナに伝わり、そこで処理されてデジタル画像に変換されます。[ 76 ]
画像を生成するために、超音波スキャナは受信した各エコーから2つの特徴を特定する必要があります。
音が送信されてから反響音が受信されるまでにかかった時間。（時間と距離は等価です。） 反響音はなんと強烈だったことか。 超音波スキャナはこれら2つの要素を特定すると、画像内のどのピクセルをどのくらいの強度で照射すればよいかを特定できる。
受信信号をデジタル画像に変換するプロセスは、空白のスプレッドシートを例に説明すると分かりやすいでしょう。まず、スプレッドシートの上部に、細長い平らなトランスデューサがあると想像してください。スプレッドシートの「列」（A、B、Cなど）に沿ってパルスを送信します。各列で反射波がないか確認します。反射波が聞こえたら、反射波が戻ってくるまでの時間を記録します。反射波が戻ってくるまでの時間が長いほど、行の深さ（1、2、3など）が深くなります。反射波の強さによって、そのセルの明るさが決まります（強い反射波は白、弱い反射波は黒、その中間は様々な濃淡の灰色）。すべての反射波がシートに記録されると、グレースケール画像 が作成されます。
現代の超音波システムでは、単一の要素ではなく、複数の要素によるエコーの受信を組み合わせることで画像が生成されます。トランスデューサアレイ内のこれらの要素は連携して信号を受信し、このプロセスは超音波ビームの焦点を最適化して詳細な画像を生成するために不可欠です。このための主要な方法の1つが「遅延加算」ビームフォーミングです。各要素に適用される時間遅延は、撮像点、トランスデューサ、および受信機の位置間の幾何学的関係に基づいて計算されます。これらの時間調整された信号を統合することにより、システムは焦点を特定の組織領域にピンポイントで合わせ、画像の解像度と鮮明度を向上させます。複数の要素による受信と遅延加算の原理の組み合わせは、現代の超音波スキャンの特徴である高品質の画像の基盤となっています。[ 77 ]
画像を表示する 超音波スキャナーからの画像は、DICOM 規格を使用して転送および表示されます。通常、後処理はほとんど行われません。
体内の音 曲線型アレイ変換器 超音波検査（ソノグラフィー）では、複数の音響 トランスデューサ を備えたプローブを使用して、音波パルスを物質に送ります。音波が異なる密度（音響インピーダンス）を持つ物質に遭遇すると、音波の一部は散乱されますが、一部はプローブに反射されてエコーとして検出されます。エコーがプローブ に戻ってくるまでの時間を測定し、エコーの原因となっている組織界面の深さを計算します。音響インピーダンスの差が大きいほど、エコーは大きくなります。パルスが気体や固体に当たると、密度の差が非常に大きいため、音響エネルギーのほとんどが反射され、それ以上進むことができなくなります。[ 78 ]
医療画像診断に用いられる周波数は、一般的に1～18MHzの範囲です 。周波数が高いほど波長は短くなり、より詳細な超音波画像を作成できます。しかし、周波数が高いほど音波の減衰が大きくなるため、より深い組織への浸透には低周波数（3～ 5MHz）が必要となります。
超音波検査で体の奥深くまで到達するのは難しい。エコーが形成されるたびに音響エネルギーの一部が失われるが、そのほとんど（約0.5 dB 深さ cm ⋅ MHz {\displaystyle \textstyle 0.5{\frac {\mbox{dB}}{{\mbox{cm depth}}\cdot {\mbox{MHz}}}}} 「音響減衰」を参照のこと。）
音速は様々な物質を通過する際に変化し、その物質の音響インピーダンス に依存します。しかし、超音波診断装置は音速が1540m /sで一定であると仮定しています。この仮定の結果、組織が不均一な実際の人体では、ビームがやや焦点がずれて画像解像度が低下します。
2次元 画像を生成するには、超音波ビームを走査します。トランスデューサは、回転または揺動によって機械的に走査することも、1次元フェーズドアレイ ・トランスデューサを用いて電子的に走査することもできます。受信したデータは処理され、画像の構築に使用されます。こうして得られた画像は、体内の断面を2次元で表現したものです。
3D 画像は、隣接する2D画像を連続的に取得することで生成できます。一般的には、従来の2D画像トランスデューサを機械的に走査する専用プローブが使用されます。しかし、機械的な走査は遅いため、動いている組織の3D画像を作成するのは困難です。近年、ビームを3次元的に走査できる2Dフェーズドアレイトランスデューサが開発されました。これらはより高速な画像取得が可能で、拍動する心臓のライブ3D画像を作成するためにも使用できます。
ドップラー超 音波検査は、血流や筋肉の動きを調べるために用いられます。検出された様々な速度は、解釈を容易にするために色で表示されます。例えば、心臓弁の漏れは、独特の色の閃光として現れます。また、受信したエコーの振幅を表すために色を用いることもできます。
拡張 超音波のもう一つの拡張は、プローブが互いに垂直な 2 次元平面を持ち、より効率的な位置特定と検出を提供するバイプレーン超音波です。 [ 79 ] オムニプレーン プローブは 180° 回転して複数の画像を取得できます。[ 79 ] 3D 超音波 では、多数の 2D 平面がデジタル的に加算されて、対象物の 3 次元画像が作成されます。
ドップラー超音波検査 総頸動脈のデュプレックススキャン ドップラー超音波検査は、 ドップラー効果 を利用して、構造物（通常は血液）[ 76 ] [ 80 ] カラードップラーは、カラースケールで速度を測定するものです。カラードップラー画像は、一般的にグレースケール（ Bモード ）画像と組み合わせて、デュプレックス超音波 画像を表示します。[ 81 ]
線維化を評価するための肝硬度測定（LSM）と肝脂肪症（脂肪肝）を定量化するための制御減衰パラメータ（CAP）を示す過渡的エラストグラフィ（FibroScan）の読み取り値。[ 109 ] [ 110 ] 超音波は、軟部組織の弾性特性をマッピングする比較的新しい画像診断法であるエラストグラフィにも使用されます。[ 111 ] [ 112 ] [ 111 ] [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]
超音波エラストグラフィ技術は数多く存在する。[ 112 ]
介入的超音波検査 介入的超音波検査には、生検 、体液の排出、子宮内輸血 （新生児溶血性疾患 ）が含まれます。
甲状腺嚢胞 ：高周波甲状腺超音波 （HFUS）は、いくつかの腺疾患の治療に使用できます。従来は手術で治療されていた再発性甲状腺嚢胞は、経皮エタノール注入（PEI）と呼ばれる新しい手順で効果的に治療できます。[ 115 ] [ 116 ] 転移性甲状腺癌の頸部リンパ節：HFUSは、手術を拒否する、または手術の適応とならなくなった患者に発生する転移性甲状腺癌の頸部リンパ節の治療にも使用できます。少量のエタノールを超音波ガイド下で針を刺入し、注入します。注入前にパワードップラー血流検査を行います。血流を破壊してリンパ節を不活性化することができます。パワードップラーで可視化された血流を根絶することができ、リンパ節が機能しなくなると、癌の血液マーカーであるサイログロブリン （TG）の検査値が低下する可能性があります。HFUSのもう1つの介入的用途は、手術前に癌リンパ節をマーキングして、手術時にリンパ節クラスターの位置を特定することです。メチレンブルー色素を微量注入し、超音波ガイド下で慎重に針を前表面（リンパ節内ではない）に刺入します。この色素は、頸部を開いたときに甲状腺外科医に明らかになります。メチレンブルーを用いた同様の局所化手順は、副甲状腺腺腫の位置特定にも使用できます。[ 117 ] 関節注射は 、超音波ガイド下股関節注射 のように、医療用超音波を用いて誘導することができる。
圧迫超音波検査 圧迫超音波検査とは、プローブを皮膚に押し当てて行う検査法です。これにより、対象となる構造物がプローブに近づき、空間分解能が向上します。圧迫前後の対象構造物の形状を比較することで、診断に役立てることができます。
深部静脈血栓症の超音波検査 で使用され、静脈の圧迫性の欠如は血栓症の強い指標となります。[ 118 ] 感度と特異度 を有します。患者が無症状の場合、例えば高リスクの術後整形外科患者の場合、結果は信頼できません。[ 119 ] [ 120 ]
マルチパラメトリック超音波検査 マルチパラメトリック超音波検査（mpUSS）は、複数の超音波技術を組み合わせて複合的な結果を生成します。たとえば、ある研究では、Bモード、カラードップラー、リアルタイムエラストグラフィ、および造影超音波を組み合わせて、マルチパラメトリックMRI と同等の精度を達成しました。[ 123 ]
音速イメージング 音速 (SoS) イメージングは、組織内の SoS の空間分布を見つけることを目的としています。そのアイデアは、異なる伝送イベントの相対遅延測定値を見つけ、遅延測定値と伝送ジオメトリを使用して、限定角度断層撮影再構成問題を解決することです。せん断波エラストグラフィと比較して、SoS イメージングは、良性腫瘍と悪性腫瘍の体外組織識別において優れています[ 124 ] 。 [ 125 ] [ 126 ] [ 127 ]
属性 他のあらゆる画像診断法と同様に、超音波検査にも長所と短所がある。
強み 筋肉 、軟組織 、骨の表面は非常に鮮明に画像化され、固体と液体で満たされた空間の境界も明確に区別できます。「ライブ」画像は動的に選択できるため、診断や記録を迅速に行うことができます。また、ライブ画像を用いることで、他の画像診断法では煩雑になりがちな超音波ガイド下生検や注射も可能になります。 画像はリアルタイムで提供されます。[ 128 ] 他の画像診断法と比べて、コストが大幅に低い。 臓器の構造を実証することができる。 ガイドラインに従って使用すれば、長期的な副作用は知られておらず、不快感も最小限です。 軟組織の機械的特性の局所的な変化を画像化する能力。[ 129 ] 機器は広く入手可能で、比較的柔軟性がある。 小型で持ち運びやすいスキャナーが市販されており、ベッドサイドでの検査が可能となっている。 トランスデューサーは、コンピュータ断層撮影（CT） 、二重エネルギーX線吸収測定法 （DEXA） 、磁気共鳴画像法（MRI） などの他の検査方法と比較して、比較的安価になっている。 空間分解能が優れている。 超音波研究用インターフェース を使用することで、組織特性評価や新しい画像処理技術の開発といった特定の研究目的に必要なデータを取得するための、比較的安価でリアルタイムかつ柔軟な方法を提供できる。
弱点 超音波検査における二重大動脈アーチファクトは、筋肉と脂肪における音波速度の違いによるものです。 超音波装置は骨 を透過するのが難しい。例えば、成人の脳の超音波検査は現状では非常に限られている。超音波検査は、トランスデューサーと対象臓器の間にガスが存在すると、音響インピーダンス の極端な違いにより、非常に性能が低下します。たとえば、消化管内のガスが重なると、膵臓 の超音波スキャンが困難になることがよくあります。これは、肺を検査しようとする際の皮下気腫の場合にも当てはまります。 [ 130 ] ただし、肺の画像診断は、胸水貯留の境界を定めたり、心不全 や肺炎を検出したりするのに役立ちます。 [ 131 ] [ 132 ] 骨や空気が存在しない場合でも、超音波の深部浸透深度は撮像周波数によって制限される可能性がある。そのため、特に肥満患者の場合、体内の深部構造を画像化することが困難になる場合がある。 肥満患者の場合、画像品質と診断精度が制限され、皮下脂肪が音波を減衰させる。そのため、より低い周波数のトランスデューサーが必要となり、結果として解像度が低下する。 この方法は、患者の協力が不可欠です。 この方法は操作者の技量に依存する。質の高い画像を取得し、正確な診断を行うには、熟練した技術と経験が必要となる。 CTやMRIのように、事前に撮影した画像（スカウト画像）はありません。画像が取得されると、体のどの部分が撮影されたのかを正確に特定する方法はありません。 超音波検査技師の80％は、人間工学的に不適切な姿勢が原因で、反復性ストレス障害（RSI）またはいわゆる作業関連筋骨格系障害（WMSD）を経験している。 患者の協力に関する研究に続き、超音波検査に対する一般の認識に関する研究では、臨床記録には通常記録されない患者の経験を明らかにするためにソーシャルメディアのモニタリングが用いられてきた。SPIE Medical Imaging 会議で発表された 2025 年の研究では、Pulsar プラットフォームとトピック モデリングおよび検索拡張生成を用いて、Twitter、Threads、Facebook、ソーシャル フォーラムの投稿を分析した。 弱点 として 特定さ れた 主なテーマには、スケジューリングの遅延や医療提供者からのコミュニケーション不足、医療提供者のプロ意識と患者の信頼の間の正の相関関係などがあり、ソーシャルメディア データは超音波検査における診断の実践と患者と医療提供者の関係を最適化するための補完的な証拠ベースとして役立つ可能性があることが示唆された。[ 133 ]
リスクと副作用 超音波検査は一般的に安全な画像診断法と考えられており、[ 134 ] [ 135 ]
「診断用超音波検査は、安全で効果的かつ非常に柔軟性の高い画像診断法として認識されており、身体のほとんどの部位に関する臨床的に関連のある情報を迅速かつ費用対効果の高い方法で提供できる。」 胎児の診断用超音波検査は、一般的に妊娠中に安全であると考えられています。ただし、この診断手順は、医学的に正当な適応がある場合にのみ実施されるべきであり、「合理的に実行可能な限り低く」またはALARPの 原則に基づき、必要な診断情報を得るために可能な限り低い超音波照射設定を使用する必要があります。[ 136 ]
超音波が胎児に有害であるという証拠はないものの、医療当局は通常、「記念の胎児ビデオ」を作成するための超音波機器の宣伝、販売、またはリースを強く推奨しない。[ 32 ] [ 137 ]
超音波の安全性に関する研究 2000年に発表された複数の超音波検査研究のメタ分析では、超音波検査による統計的に有意な有害作用は認められなかった。神経発達などの長期的な実質的結果に関するデータが不足していることが指摘された。[ 138 ] 2006年に発表されたイェール大学医学部の 研究によると、マウスにおいて超音波の長期的かつ頻繁な使用と神経細胞の異常な移動との間に、小さいながらも有意な相関関係が認められた。[ 139 ] 2001年にスウェーデンで行われた研究[ 140 ] [ 141 ] [ 142 ] 。 しかし、上記の知見は追跡調査では確認されなかった。[ 143 ] しかし、その後、8865人の子供を対象としたより大規模な研究により、超音波検査への曝露と後の人生で右利きでないこととの間に、統計的に有意ではあるものの弱い関連性が確立された。[ 144 ]
他の動物への使用 超音波検査は獣医学 においても貴重なツールであり、動物の病状の診断やモニタリングに役立つ非侵襲的な画像診断法を提供する。
製造業者 医療用超音波装置および機器の主要メーカーは次のとおりです。[ 164 ]
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外部リンク ob-ultrasound.netにおける医療用超音波検査の発見について ob-ultrasound.netに掲載されている医療用超音波検査（超音波診断）の歴史
