超音波の基礎原理を学ぼう!

音響インピーダンス

 

 

Q:エコーの教科書にはインピーダンスという単語がよく出てきますが ”抵抗”というふうにとらえてはいけないのでしょうか?

 

 

 

A:音響インピーダンスは超音波画像の基本ですから、しっかり理解しておくことが必要です。音響インピーダンスのイメージとしては『抵抗』と捉えてもらって結構ですが、正確には細胞や組織それぞれが持っている固有の値で、『音速×密度』であらわされます。水と空気の中で音が進むスピード(音速)が違うように、それぞれ音速が違います。もちろん密度も異なります。ですから、ヒトの身体の中にある細胞や組織、水分・・・ それぞれ音響インピーダンスが違い、固有の値を持っているということです。超音波診断装置は、「超音波の反射波」を使って画像をつくりますが、この「超音波の反射」は、音響インピーダンスの差がある部分(境界)で起こります。

 

 

 

Q:超音波の輝度に関し、音響インピーダンスの差が関係しているとのことですが、音響インピーダンスの高いところから低いところへビームが通る場合と低いところから高いところへ通る場合の輝度に(音響インピーダンスの差は同じと仮定して)差は生じないのでしょうか?音波の反射というイメージでは低いところから高いところへ向かう場合の方が反射が強いようなイメージがありますが、実際の画像をみると均一のようにも見えます。

 

 

 

A:「音響インピーダンス」についてです。確かに「低値 ⇒ 高値」へと進む場合の方が反射が強いイメージがありますよね。でも、音響インピーダンスの差が同じで、超音波ビームが反射面に直角に入射された場合には、音響インピーダンス値が高い部分から低い部分へ超音波ビームが入射するときの反射と、逆に音響インピーダンスが「低値 ⇒ 高値」の場合 の反射強度(反射面で表示される輝度)に差はありません。ただ、講座の中ではわかりやすいように「反射の強弱=輝度差」といった表現をしていますが、反射はエコーの輝度を決める一つの大きな要素であり、実際につくられる画像は、もっと様々な要素(干渉、散乱、屈折、減衰、入射角など)が複雑に絡み合ってできているということも考慮する必要があります。音響インピーダンス差以外の要素が同じであれば、音響インピーダンス値が「高 ⇒ 低」へと進む場合と「低 ⇒ 高」へと進む場合の反射の強さは変わらないはずです。

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