【超音波＃4】白と黒の世界

こんにちは。msk3104です。

この記事にたどり着いていただきありがとうございます。

前回は、超音波の特性についてお話しさせていただきました。

反射、透過、減衰についてイルカや野球ををイメージしながら考えると分かりやすいと思います。

輝度（きど）

今日は、輝度について書きます。輝度は超音波画像を読み解く上でとても重要です。超音波画像は、白と黒で表されます。今回はその仕組みについてお話しさせていただきます。

送信と受信

前回、イルカのお話を書きましたので、ここでもイルカを登場させます。イルカは自身が超音波を発信し、反射してきたエコーを受信して情報を得てます。

超音波画像を作り出す際も同じ原理です。プローブから超音波を送信し生体内の組織で反射してきたエコーを受信して画像を作り出します。

ここまではイメージできたでしょうか？

超音波が反射して戻ってきた情報をもとに判断していますね。

その情報がとても大切です。

音響インピーダンス

聞きなれない言葉というか、聞いたことないですよね。音響インピーダンス。必殺技みたいでカッコいいですが、これが肝です。

簡潔に表すと音響インピーダンスは、組織の硬さの差です。

組織の密度と音速（超音波が通る速さ）こちらの表がまとまっています。

表にある通り、水と頭蓋骨では音響インピーダンスの差が大きいですよね。その場合、反射は強くなります。

逆に、脂肪と筋では差が小さいですね。その場合、反射は弱くなります。

運動器超音波観察法P9　第1章　超音波工学の基礎　表4

骨がダントツで、音速も密度も高いので音響インピーダンスが高いですね。なので、骨はどの組織とも差が大きいので、反射が強くなります。

筋と脂肪は数値が近く差が小さいので、反射は弱くなりますが、画像的には違う組織と区別して判断することができます。

プリンとゼリーと豆腐

こちらの画像をご覧ください。

豆腐とゼリーは違う。と以前の記事にも書かせていただきました。

こちらは、実際に実物を使って実験した画像です。机の上に、豆腐、ゼリー、プリンを3層に重ねて描出しました。

それぞれ、硬さの差がありますので、組織の境界部で反射しているのが見えますね。特に机と豆腐のところは音響インピーダンスの差が大きいので強く反射しています。

プリン、ゼリー、豆腐は音響インピーダンスの差が小さいので弱く反射しています。反射は弱いですが、組織の境界部はわかりますね。

画像を見ても分かるように、白と黒で、明と暗しかありません。

白と黒と明と暗

先ほどから、しつこく硬さの差と反射の強さを強調しています。

なぜなら、硬さの差、反射の強さが輝度を決めているからです。

もう一度、この画像をご覧ください。

白く明るい部位を、高輝度（高エコー域）

黒く暗い部位を、低輝度（底エコー域）

と、表します。これが輝度です。

正常と異常

なぜ、硬さの差、輝度が大切か？　

それは、正常と異常を見分けるためです。

ケガしていない方と、している方を比べると差があります

ケガをしたときを想像してみるとイメージしてみてください。

例えば、骨折。その場合は腫れますね。それは内部で骨が壊れて、出血しているからです。血は水分が多いですし、骨との硬さの差は強いです。

そこを、超音波で描出すると、正常な健側（痛めてない側）と、患側（痛めている側）の差が必ず描出されます。

このような感じで、一目瞭然です。（左：患側）　橈骨遠位端部骨折です。骨が段差のようにずれているのが分かりますね。

次は、靭帯です、こちらも分かりやすいです。同じ方の左右比較の画像です。

上の2つの画像のように損傷が大きければ、画像も分かりやすく描出できます。正常と異常の差が大きいので分かりやすいです。

左右比べると、白と黒、明と暗が違うのがお分かりいただけたでしょうか？

細かなケガ

しかし、損傷が小さく分かりにくいケガももちろんあります。見逃されやすいケガです。

その見逃されやすいケガをしっかりと見つけて、早期復帰に導くことがとても大切です。そこが私たちの本領発揮できる場所だと思います。

これは、そこに何があるか（解剖学）、状態はどうなっているか（骨折の治癒過程）、更になぜそのうように描出されているのか（超音波の特性）を考えて、問診や視診、触診と合わせて総合的に判断することが大切です。

少しずつ超音波について詳しくなってきましたね。

次回は、下の画像を参考にビーム幅について書きます。

お楽しみに。