医学的診断領域における超音波に関する研究第1編
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(2) 370. 貞. 本. 和. 彦. 使 用 周 波 数 は0.5MCか. 用 さ れ る こ と を 指 摘 して い る.た だ し. ら20MC附. を使 用 し,頭 部 で は0.5MCか. (1) 式 に お い て,. 部 で は2MCか. μ=気 体 の粘 性. ら5MC附. 近 ま で の もの. ら2.5MC附 近,乳. 近,腹. 房 で は5MCか. λ=波 長. ら10MC附. α=波 の 速 度. い う よ うに,人 体 各 部 に よ り超 音 波 の 減 衰,吸 収,. ρ=気 体 の 密 度. 透 過 力 な と が 異 る た め に 適 当 な 周 波 数 を選 ぶ.一 般. 近,眼. 球 で は10MCか. ら15MC附. 近と. で あ る.(1)式 は 超 音 波 の 波 長 が 短 くな れ ば 平 面 音 波. に 周 波 数 が 低 い と超 音 波 の 透 過 力 が 良 く,周 波 数 が. の到 遠 距 離 が 短 くな る と い う性 質 を 表 は して い る.. 高 い と分 解 能 は良 い.. そ の 頃 同 時 にNeklepajev7)は. 廻 折 格 子 と火 花 放 電. 第2節. 振. 動. 子. を用 い 超 音 波 減 衰 に 関 す る研 究 を 行 な い超 音 波 の 減. 水 晶 ま た は チ タ ン酸 バ リウ ム系 振 動 子 を 用 い,発. 衰 は 次 式 で 表 わ され る対 数 曲 線 に 一 致 す る こと を 見. 生 音 場 の 関 係 か ら形 状 は 円 形 の もの が よ く,直 径 は. 出 した.す. 30mm,. な わ ち,. Ix=Ioe‑cx(Stoke's. formula)…(2). 20mm,. 10mm,. 7mm,. 5mm,. 任 意 の大 き さの も の が 作 られ るが,使. で あ る。. 3mmと 用 周 波 数 と振. 動 子 の 直径 とで 発 生 す る超 音 波 の指 向 性 が 定 ま る の. さ ら に1922年J. 設 計 し, March8)ら. Hartmann7)は. 噴気音 響発生器を. は 噴 気 中 に お け る粗 密 波 に 関 す. で,こ. れ らを 考 慮 す る.. 振 動 子 の 保 持 器 は 防 水 構 造 に し,ア ー ス電 極 は振. る研 究 を 行 な つ て,超 音 波 が 光 の 場 合 と 同 様 に 直 進,. 動 子 の外 側 の 表 面 に メ ッキ し,そ の一 部 を 導 電 塗 料. 反 射,屈. な ど を 使 つ て 裏 側 に導 い て そ こ か ら リー ドを と る よ. 折,集. 束,発 散 す る性 質 を 持 つ て い る こ と. を 見 出 した. 1880年,. う に す る.振 動 子 の 裏 お よび 側 面 に は,吸 音 ベー ク. Pierre Curie9)ら. は ロ ッ シ ェ ル塩 や 水 晶. ラ イ トか 鉄 粉 入 り吸 音 ゴ ムを 用 い て 振 動 子 の 後方 お. な どの あ る種 の 結 昌が 電 場 に 置 か れ る と き,そ の 結. よ び側 方 向 な ど の超 音 波 を 吸 収 させ て,音 源 か ら完. 晶 の 長 さ を変 化 し,ま た機 械 的 圧 力 を受 け る と き そ. 全 な平 面 波 が 発 生 す る よ うに す る.. の 表面 に電 荷 を 生 じる,い わ ゆ る電 気 音 響 変 換 現 象 (電 歪 現 象 と もい う)を 発 見 し,今日 子(水. 晶,チ. の超音波振動. タ ン酸 バ リ ウム 磁 器 な ど)の 理 論 的 根. 拠 を 築 い た. 1919年 パ リー のLangevin10)は,水. 中. 第3節. 発 振 回 路. パ ル ス 発 振 回路 と して は,サ. イ ラ トロ ン発 振 回 路. が 真 空 管 発 振 回 路 よ り比 較 的 簡 単 な 回 路 で 高 圧 の パ ル ス を 発 生 させ 易 い の で 本 研 究 に 使 用 せ る 装 置 は こ. に 高 周 波 音 波 を 発 生 させ て 水 に浸 つ て い る艦 壁 か ら. の方 法 を 採 用 した.短 形 波 を微 分,増 幅 して 正 の パ. 反 射 さ れて 戻 つ て くる反 響(echo)に. ル ス に 整 形 し,高 周 波 用 サ イ ラ トロ ンの格 子 に 加 え,. よつて潜水艦. を 探 知 す る方 法 を 研 究 し,超 音 波 の 通 信 的 応 用 で あ. 常 時 負 電 圧 で カ ッ トオ フ さ れ て い る 同部 に 瞬 時 大 電. る水 中 ソ ー ナ ー(空. 流 が 流 れ て 同 調 回 路 に応 じた 超 音 波 周 波 数 の パ ル ス. 中 の レー ダ ー に 相 当 す る)の 基. 礎 を 築 い た.. が 発 生 し,ジ ヤ ッ ク につ な が れ た高 周 波 ケ ー ブル を. 超 音 波 の 医 学 的 診 断 領 域 へ の 応 用 は, Dussik11)に よ っ て 試 み られ,研. 1942年,. 究 初 期 は透過法 が. 用 い られ た が, 1951年 東 北 大,通 信 工 学 研 究 所 の 菊 地 教 授,順 天 堂 大 学 外 科 の 和 賀 井,日. 本無線 の内田. 通 して 振 動 子 に パ ル ス電 圧 が 加 え ら れ る.同 調 回 路 は任 意 の 超 音 波 周 波 数 の 数(例 え ば1MC, 5MC,. 10MC)だ. 2.25MC,. け作 つ て お き,受 信 部 と連 動 した. ロー タ リー ス イ ッチ で 切 換 え られ る よ うに す る.そ. ら は,反 射 法 を 用 い た 従 来 の 超 音 波 探 傷 器 を 改 良 し. の際 振 動 子 の 形 状,高 周 波 ケ ー ブル の 長 さ,お よび. 医学 的 応 用 へ の 研 究 を 進 め,臨 床 的 に 実施 す る段 階. 探 解 子 法 に して受 信 回 路 も直 接 電 気 的 に 接 続 され る. に な つ た.12)ま た 同 時 期 に 阪 大 の里 村16)ら に よ り,. か 否 か な ど に よ り並 列 容 量 が 変 る の で,そ れ を 手 で. 超 音 波 ドップ ラー 現 象 の 診 断 的 応 用 の 開 発 が な さ れ. 補 正 す る た め に パ リ コ ン(パ ル ス 同 調)を つ け,ま. て い る.そ. た 実 際 に 診 断 に 応 用 す る に当 つ て,パ ル ス幅 を細 く. の 他Bolt13,. Wild14),. Howry15ら. もパ. ル ス ー 反 射 法 を 用 い た研 究 を 始 め,臨 床 的 に応 用 さ れ るに い た つ て い る.. 第3章. 超 音波診断 装置 とそ の製 作方法. して 分 解 能 を 上 げ た い場 合 と,パ ル ス幅 を 拡 げ,送 信 エ ネ ル ギ ー を 増 して 感 度 を 高 め た い 場 合 とが あ り, パ ル ス幅 を 可 変 に す るた めサ イ ラ トロ ンの 陽極 に可 変 負 荷 抵 抗 を つ け,そ の つ ま み を パ ネル 面 に. 第1節. 使 用周波数. ス幅. 調 整 用 と して だ して お く.第1図. パル. は わ た くし.
(3) 医学的診断領域 にお ける超音波 に関す る研究. 371. の 製 作 した 超 音 波 診 断 装 置(第2編.第2章,第3. 各 増 幅 段 に と りつ け ロ ー タ リー ス イ ッチ で 切 換 え ね. 編.第2章,参. ば な らぬ の が 欠 点 で あ る.受 信 信 号 は4段 増 幅 さ れ. 照)で,そ. の パ ネ ル 面 の 方 向 か ら見. た もの で あ る.そ の 他 に真 空 管 発 振 器 も試 作 した が,. 検 波 され て,ビ. わ た く しの技 術 で は 実 用 の 域 に 達 し得 な か つ た.. す ビデ オ 型 を採 用 して い るが,本. 第1図. 超音波 診断装置(筆 者 自作)の パ ネル図 面. デ オ増 幅 した 後 にブ ラ ウ ン管 上 に 出 型 式 で はブ ラ ウ ン. 管 像 が 明 る く観 察 し易 い 特 長 が あ る.第2図 置 の ブ ロ ツ ク,ダ イ ヤ グ ラム を示 す.そ. に本装. の 他,ス ー. パ ー ヘ テ ロダ イ ン型 の もの を 製 作 し たが,こ. れ はわ. た くし の技 術 で は 受 信 感 度 が 悪 く実 用 の 域 に 達 し得 な か つ た. 第5節. 掃 引 回 路. ブ ラ ウ ン管 の掃 引 回 路 と して は 普 通 の ブ ラ ウ ン管 オ シ ロ ス コー プ の 場 合 と ほ ぼ 同様 で あ る.本 研 究 に 使 用 した 装 置 で 双 三 極 管 の組 合 せ に よ り位 置 調 整 を 行 な つ た 後,鋸 歯状 波 を 発 生 し,こ れ を 増 幅 し,位 相 反 転 を 行 な い,そ の 前 後 の電 圧 を そ れ ぞ れ ク ラ ン パ ー を 通 して ブ ラ ウ ン管 の偏 向 板 に加 え,ま た 鋸 歯 状 波 の 裏 側 に 当 る部 分 で 図 型 が ブ ラ ウ ン管 に で る の. 第4節. 受信 回路. を 消 す た め に 中 間 に3極 管 の 陽 極 か ら ブ ラ ン キ ング. パ ル ス の受 信 回 路 と して は ス トレ ー ト型,ス ー パ. 電 圧 を 取 りだ して ブ ラ ウ ン管 の格 子 へ 送 つ て い る.. ー ヘ テ ロダ イ ン型,広 帯 域 増 幅 型 な どが あ るが,本. 必 要 な 探 傷 範 囲 だ けを ブ ラウ ン管 に だ す た め の 可 変. 研 究 に 使 用 し た も の は ス トレー ト増 幅 型 で,超 音 波. 抵 抗のつ まみを. 周 波 数 を 中 心 と して そ の 前 後 に必 要 な 帯 域 幅 を もた. だ して あ る.ま た 必 要 な部 分 だ け を拡 大 す る と きは. せ て 増 幅 器 で 最 も簡 単 な 方 法 で あ る.し か し超 音 波. この 他,別. 周 波 数 が多 数 あ る場 合 に は そ の 数 だ け の 同 調 回 路 を. この 回 路 に 加 え る と よ い.. MEDICAL DIAGRAM. 超 音 波 診 断 装 置 の ブ ロ ッ クダ イ ヤ グ ラム と主 要 波 形 U. S APPARATUS; & MAIN WAVE. BLOCK PATTERN. と して パ ネル 面 に. に同 期信 号 回 路 か らの遅 延 用 同 期 信 号 を. 第6節 第2図. 測 定 範囲 調 整. 指 示 方 式. 指 示 方 式 は レー ダー の 指 示 方 式 の場 合 と同 じで あ るが,超. 音 波 の 場 合 は 受 信 され る 振 動 子 の 位 置 を. 原 点 と して,極 座 標 上 の 目標 の 位 置(距 離R,方. 位. 角 θ,俯 仰 角 φ)と そ の 目標 か らの 超 音波 の 反 射 強 度Iを 手 ぎわ よ く整 理 して,目 標 の 状 態 が 一 目で 容 易 に わ か る よ う に表 現 す る た め に,指 示 器 と して ブ ラ ウ ン管 が 用 い られ,種 々 の デ ー タを 表 示 させ るの に 次 の 方 式 が現 在 用 い られ て い る.こ れ らの 方 式 は い ず れ も ブ ラ ウ ン管 上 に表 わ され る もの で あ る た め に,表 面 に お け る輝 点 の位 置 と そ の 輝 きで,複. 数個. の 目標 のR. θ. φお よ び Ⅰを 一 度 に 表 わ す こ と が 困 難 な た め 種 々 の方 式 が 用 い られ るが,そ. れぞれ特徴. が あ つ て 優 劣 を つ け 難 い. 1) Aス コー プ: Rをx軸 た もの.装. に,Iをy軸. に表 わ し. 置 が 簡 単 で 持 ち運 び が で き,音 響 学 的 に. 直 線 方 向 で の 生 体 内 部 の 変 化 が わ か り よ く,乱 反 射, 多 重反 射 な ど が少 く,反 射 波 が 正 確 に 観 測 さ れ易 い. 2) Bス コー プ: θをx軸,. Rをy軸, Iを. 輝 き. で 表 わ した もの で,生 体 内 部 を 平面 的 に観 測 で き る. 3) Cス コー プ: x軸 に θ,軸 に φ, Iを 輝 きで 表.
(4) 372. 貞. 本. 式: Rお. 彦. 但し. わ した も の,生 体 内 部 を 立 体 的 に 観 測 で き る. 4) PPI方. 和. よ び θ,(ま た は φ)を ブ ラ ウ. ン管 上 に対 応 す る極 座 標 で表 わ し, Iを 輝 きで表 わ した も の をPPI. (Plan. 5) PPISector方. position indicator)と い う.. 式:. PPIで. 極 座 標 の 中心 を ブ ラ. ウ ン管 の 中心 か ら こ と さ らに離 した も の. 上 記4),. 5)は. い ず れ も最 近 の 音 響 学 的 研 究 か ら. 新 しい 方 式 と して 超 音 波 指 示 方 式 に 取 り入 れ られ た もの で, Howry6). Donald7)和. 賀 井8)ら. に よ り研 究. さ れ て い る. さ て,本 研 究 に 使 用 し た装 置 は,そ 簡 易 な た めAス. コー プ 方 式 を採 用 し, 3イ ンチ の 観. 測 用 プ ラ ン管 を使 用 した. で は5イ. の回 路 構成 の. ンチ,. Bス. コ ー プやPPI方. 式. 7イ ン チ, 12イ ンチ な ど の大 きい も. C:音. 速. ρ:密 度. ρc:音 響 抵 抗 密 度. い ず れ も波 長 は 短 く,大 脳 と小 脳 とで 波 長 の 相 違 が 認 め られ る.波 長 が 短 い こ とは 超 音 波 の特 徴 で,こ れ らは次 に 述 べ る指 向性 の 鋭 さ,直 進 性,平 面 波, 反 射,屈 折 透 過 な ど に よ つ て 診 断 に応 用 さ れ る もの で あ る.. 第2節. 超音波の指 向性. 指 向 性 関 数Rは 次 の よ うに 定 義 さ れ て い る.. のが 観 測 しよ い.. 1) 送 波 の 場 合:問 題 と す る方 向(rま. 第4章 第1節. 人体 におけ る音響工学的研 究. 超音波 の波長を λ,音 速をC,周. 波 数をfと す る. ×105密. の 駆 動 力,あ. ③. 脳 に お け る 音 速(C)を1.53×105cm,密. 度(ρ)を1.038g,小 度 を1.034と. 参 照). 円 形 ピス トンの 超 音 波 送 波,受 波 角 度. す れ ば8),. 0.5MCか. ら3MC の ごと く. な わ ち現 在 頭 部 診 断 用 に使 つ て い る. IMCと2.25MCの. 周 波 数 で の 波 長 は 次 の 通 り に な る.. 大 脳 で はIMCで1.53mm, 脳 で はIMCで1.47mm, 中 で はIMCで1.43mm,. 第1表. 第3図. るい は 誘起 電 圧 と の比(第3図. 脳 に お け る 音 速(C)を1.47. ま で の 各 周 波 数 で そ れ ぞ れ の 波 長 は 第1表 計 算 さ れ る.す. 2) 受 波 の 場 合:問 題 と す る 方 向 の 音 圧 と 同 じ強 さ の平 面 波 が 種 々 の方 向 か ら き た場 合 の 振 動 面 全 体. と波長 は次式 で表わ され る.. 今,大. な る角 度 で 表 わ す)の 音 圧 を 垂 直 方 向 の 同 距 離 点 の 音 圧 で 割 つ た 比.. 超 音波の波長計算. λ=c/f………. た は α, β. 2.25MCで0.68mm,小 2.25MCで0.65mm,水 2.25MCで0.64mmで,. 大 脳,小 脳,水 お ける波長. の各周 波数 に. と な り円 型 ピス トンのRは つ ぎの 式 で 表 わ さ れ, その グ ラ フを 示 す と第4図 の よ うに な る. 第4図. 円 形 ピス トンの 指 向 性.
(5) 医学 的診断領域 におけ る超音波 に関 する研 究. R=2PCVsin(π. 373. α2/2λx)≒PCVπ. す な わ ちPはxに. α2/λx… …(9). 反 比 例 す る.ま たx>α2/λ で は. この 近 似 の 誤 差 は2%以. 下 で あ る と い わ れ る か ら,. 今,大 脳 に 直 接 振 勤 子 を あ て た場 合振 勤 子 の 軸 上 で さ ら に 円 型 ピ ス トンの指 向 性 半 減 角 お よ び第1零 の 角 は 次 式 で表 わ され る.. な る ことが わ か る.各 周 波 数 で の 大 脳 に お け る 円 型. γ1/2=sin‑1(0.71λ/d)≒0.71λ/d(radian) =40. ピ ス トン振 動 面 の 軸 上 の 音場 分 布 近 似 値 を 計 算 す れ. .7λ/d度………(6). ば 第3表 の 通 りで あ る.. r01=sin‑1(1.22λ/d)≒1.22λ/d(radian). 第4節. =70λ/d度………(7). 超 音波の減衰. 水浸法で頭 部を検査す る場 合,か りに大脳 にお け. 従 つ て(6)(7)を使 つ て 各 周 波 数 で の 振 動 子 の 指 向性 を 計 算 す る と第2表. 大 脳 の遠 位 側 に な る ほ ど(8)式の 近 似 値 の 誤 差 は少 く. の ご と くで あ る.す な わ ち同 じ. る平面波のみ の減衰量を しらべ るため には次 式が考 え られ る,. 大 き さの 振 動 子 で 周 波 数 が 一 定 で も大 脳,小 脳,水. 第5図. な ど 各 軟 部 組 織 で 指 向性 が 異 り,ま た振 動 子 の 直 径. 大脳 にお ける超 音波の減 衰. が 一 定 で も周 波 数 が 高 くな る と指 向 性 が 鋭 くな る こ とが わ か る.指 向 性 を 鋭 くす る こ とは,発 生 す る音 波 の平 面 波 を一 層 完 全 な状 態 に さ せ るた め 軟 部 組 織 の 診 断 に要 求 さ れ る条 件 と考 え られ る. 第2表. 大 脳,小 脳,水. に お け る周 波 数 と. 指 向性の関係 次5図. に お いて 振 動 子 面 の 強度 をI0,頭. 内面 の 強度 をIx1, 表 面 をIx3, Ix4,と. Ix2,さ. 蓋 骨 表 面,. らに 反 対 側 の頭 蓋 骨 内面,. し,脳 膜 は 省 略 す る と して,各. 点 で の 音 強度 を求 め る,た だ し,水,頭. 蓋 骨,大 脳. の 吸 改 係 数 を そ れ ぞれ α1, α2, α3と し,ま た 振 勤 子 の 直 径 をd,振. 動 子 よ り各 点 の 距 離 をx0, x1,. x2,. x3, x4と す る.. Ix1=I0e‑2α1(x2‑x1)………(11) Ix2‑I0′e‑2α2(x2‑x1)………(12). Ix3‑I0″e‑2α3(x3‑x2)………(13) Ix4‑I0″′e‑2α2(x4‑x3)………(14) た だ しI0′=Ix1,. 第3節. 振 動 子 の 軸 上 の 音場 分 布. 振 動 子 の 直 径 をd,半. I0″=Ix2, I′″=Ix3. 上 式(10)〜(14)に よ り,水 浸法 にお ける振 動子面 の音. 径 を α,波 長 を λと す れ ば. 強度I0が 決定す れば,検 査 せ ん とす る頭 蓋骨表面. d2/λよ り近 い距 離 の 音 場 分 布 は 複 雑 で あ り,今 半 径. な らび に内面や大脳 内で の任意 の距離 にお ける.音強. αの 円 型 ピス トン振 動 面 の 軸 上 の 音 圧 分 布 式 を 示 せ. 度が求 め られ る ことにな る.. ば 次 の 通 りで あ る. P=2ePeVsin〔. た だ し,V=振 X=振 実 際 に はx>α は(8)式のsinの. 第5節 π(√x2+α2‑x)/λ. 〕μbar……(8). 臓器 の反射損失. 人体 各部の各種臓 器の反射損 失を考 え る場合 に,. 動 面 の 速 変(cm/s). これ を超音波 の ピーム に直角 におかれ たあ る一定 の. 動面の軸上 の距離. 形状物 体,た とえば同一半径 の円筒 の反 射損失 と関. の場 合 が ほ と ん ど で,こ の 場 合 に. 係づ け られれ ば取 り扱 いが簡単で ある.第6図. 中 が 小 さ くな つ てd2/2λxと. れ る か ら(8)式は 次 の よ うに な る.. 近似 さ. で臓. 器 に入射す る音圧 をP0,臓 器 の反射 が音源方 向にx だけ伝播 した音波の音圧 をPと す ると,曲 率半径r.
(6) 374. 貞. 本. 和. 彦. 完全反射体 の場合 にaを 反射体 の長 さとす れば反 射 率rpは 次式 で表わ され る. 第6図. し た が つ て 綜 合 音 圧 反 射 率rは(15)式 と(17)式 よ り次. 臓器反射 の説明図. の と お り に な る.. 反 射 損 失Lpは. 第3表. した が つ て 次 の 式 で 表 わ さ れ る.. 実際 には,各 種臓器 を上 述の円筒形 の形状に当て. 大 脳 にお ける各 周波数での 円形 ピ ス トン振動面 の軸上の音場分布 近 似値. はめた場合 それよ りずれ る分 は形状係 数Kな どを含 あて考 えなければな らない. 第5章. 総括 な らびに考按. 超 音 波 の 医 学 的 診 断 領 域 に 関 す る研 究 は 第1章 で 述 べ た よ うに, 1650年 前 後 か ら急 速 に 発 展 し委 め, 現 在 ま だ解 決 す べ き多 くの 問 題 を 含 ん で い る.診 断 原 理 はMC帯. 域 の 超 音 波 を パ ルス で 送 信 し,人 体. 内 部 の 諸 臓 器 な ら び に軟 部 組 織 の 音 響 イ ン ピー ダ ン ス(密 度 × 音 速)の 相 異 に よ る反 射,あ 現 象 を 利 用 す る 方 法 や,超. るい は 透 過. 音 波 ドップ ラー 効 果 な ど. を 利 用 す る方 法 が 用 い られ て い る. わ た くし が 今 回 試 作 した 超 音 波 診 断 装 置 はパ ル ス ー反 射 法 を 利 用 した もの で,電. 気 的 回 路 の 構 成 は金. 属 用 超 音 波 探 傷 器 を 参 考 に した.パ. ルスの送信間隔. は50C/Sま. 1〜20μsの. た は60C/S繰. 返 しで,. け高 周 波 イ ンパ ル スを 発 振 させ て,こ ブル に よつ て,同. 間だ. の出力が ケー. じ周 波 数 の 固 有 振 動 数 を 有 す る振. 動 子 に導 か れ る.そ. して 振 動 子 に よ る電 気 音 響変 換. 現 象 に よ つ て 発 生 した 超 音 波 が 人 体 に 伝 え られ る. 人 体 内 部 で 各組 織 の 音 響 イ ン ピー ダ ンス の 相違 に よ り,反 射 して 帰 つ て くる反 射 波 を 同 一 の 振 動 子 で 機 械 的 振 動 圧 と して 受 け,こ れ を 振 動 子 の電 気 音 響 変 換 現 象 に よ り,電 気 的 振 動 電 圧 に換 え て ケー ブ ルで 増 幅 器へ 導 き,増 幅 器 で 器 幅 し,検 波 器 で 検 波 し, さ らに 増 幅 して, 50c/sま 一 方,臓 器 の 密 度,そ C2と. の 中 で の 音 速 を そ れ ぞ れP2,. し,水 浸 法 に よ る場 合 の 水 の そ れ をP1,. C2と. す る と水 と 臓 器 の 波 動 抵 抗 差 に よ る 音 圧 反 射 率rp. た は60c/sで. 同 期 され た. ブ ラ ウ ン管 の 横 軸 に 加 え,反 射 波 を 静 止 像 と して 観 測 で き る よ う に した.さ. らに 超 音 波 診 断 装 置 と して. 人 体 に 応 用 す る 場 合 に,次 の 条件 を 満 足 しな け れ ば な らな い こ と が 判 明 した.す な わ ちパ ル ス の 幅 は20. は 次 式 で 表 わ され る.. μs以 下 で,高 周 波 受 信 感 度 は80か. ら100dβ の 性 能. を 持 つ こ と が必 要 で あ る. こ こでC1≒C2と. お くこ とが で き る か ら 密 度 差 で. 反 射 率 が きま り(P1‑P2)=ΔPと の通 り に な る.. す れ ば,rpは. 次式. ま た 本 装 置 に 使 用 した ブ ラ ウ ン管 は,レ ー ダ ー 観 測 用3イ. ンチ ブ ラ ウ ン管(3kP7)で. 指 示方 式 は,. Aス コ ー プ 方 式 で あ る.使 用 した 主 要 真 空 管 は,発.
(7) 医学的 診断 領域にお ける超 音波に関す る研究. 振 部 で2D21, 5CB5,. 3C45,受 6AQ5な. 次 に第4章. 信 部 で6BX6,. 6AL5,. ど で あ る.. 波 に よ る完 全 な平 面 波 と して. 利 用 す る こと が 理 想 的 で,こ. た パ ル ス技 術 の 改 善 に よ り不 感 距 離 を の ぞ く必 要 が あ る こ とを 確 認 した.. で 述 べ た よ うに 超 音 波 を診 断 用 と して. 応 用 す る場 合 に は,縦. 375. の た め 波 長,指. 向 性,. さ らに 反 射 法 を 利 用 す る場 合 に は, 組 織 境 界 面 の距 離 が1/4波. 1) 振 動 子 と. 長 の 奇 数 倍 の と きに 進 行. 波 と反 射 波 が 互 に 干 渉 して 定 在 波(standing. wave). 超 音 波 の投 射 方 法 な どが 関 係 す る こ とが 判 明 した.. が 生 じ,ブ. 投 射 方 法 と して, Howry17),. つ て 数 個 の 反 射 波 が一 定 の 間 隔 で 川 現 す る場 合(第. Donald18),和. 賀 井19). らは独 特 な 研 究 を 進 め て お り,ま た わ た く し も指 向 性 に関 し第7,. ラウ ン管 上 で は,こ れ が 強 い 反 射 波 と な. 9図 参 照), 2) 反 射 体 に 横 波 が 発 生 し,縦 波 に よ る. 8図 の よ うな 音 響 レ ン ズ附 き診 断 用. 反 射 波 の あ と に速 度 の 遅 い 横 波 に よ る反 射 波 が 数個. 振動 子 を 製 作 し研 究 を 進 め て い る.次 に超 音 波 振 動. 出現 す る場 合, 2) 反 射 体 ま で の 距 離 が1/2波 長 の 整. 第7図. 音響 レンズ附 き診断用振勤子. 数倍 の と き に反 射 が行 な わ れ ず 完 全 に 透 過 す る場 合 な ど が 存在 す る こと が 判 明 した. 第9図. 1.. 音 響 レ ン ズ.. 3.. 手 動 部.. 部.. 6.. 4.. 2.. 超 音 波 に よ る定 在 波 の 発 生 (f=2.25MC). レ ン ズ 移 動 リ ン グ.. 振 動 子 部 屋.. 5.. リー ド. 接触 部. 第8図. 同. 第6章. 上(組 立 て た と こ ろ). 結. 論. 1) 超 音 波 の 医 学 的 診 断 領 域 に 使 用 され る 周 波 数 は0.5MCか. ら20MCま. で が 限 界 で,診. 断装置 と し. て パ ル スー 反 射 法 を 利 用 す る場 合 に,パ ル ス幅 は20 μs以 下 で,高 周波受信 感 度 は80dβ か ら100dβ の 性 能 を持 つ こ とが 必 要 で あ る. 2). わ た く し は,サ. イ ラ トロ ン 発 振 器 に よ る ス ト. レ ー ト受 信 装 置 で,パ. ル スー 反 射 法 に よ る超 音 波 診. 断 装置 を 試 作 し た.指. 示 部 はAス. コ ー プ 方 式 で,使. 用 ブ ラ ウ ン 管 は レ ー ダ ー 観 測 用 の3イ ブ ラウ ン管(3KP7)で,使 発 振 部 で は,. 子 の軸 上 で の 音 場 分 布 を 考 へ る場 合,振. 動子近傍 の. 音 場 分 布 が 複 雑 な こ と20),さら にパ ル ス 法 と して 表 示 す る場 合 に ブ ラ ウ ン管 上 に 送 信 波 形 が一 定 の 距 離 に 表 示 さ れ て,そ の 距離 内 に あ る反 射 体 か らの 反 射 波. 6AL5,. 2D21,. 6CB5,. 1〜20μS.高. ン チ,残. 3C45, 6AQ5な. 受 信 部 で は, ど で あ る.パ. 周 波 受 信 感 度 は90〜100dβ. 波 数 は0.5MCか. ら10MCま. で,発. 振 周. 3) 反 射 波 の分 解 能 を 上 げ る た め 振 動 子 の 指 向 性, 超 音 波 の 波 長,強 度,投 射 方 法,発 振,受. 接 接 触 せ る部 分 の 反 射 波 は 解 読 しが た い 場 合 が 多 く,. 性 能,振. この た め 水 浸 法 な ど に よ つ て,一 定 の 距 離 を水 な ど. こ と が 判 明 した.. れ らの 不 感 距 離 を 除 外 した り,ま. 6BX6, ル ス幅は. で で あ る.. が 観 測 で きな い こ とが 判 明 した.従 つ て 振 動 子 に 直. を 媒 体 と して,こ. 光性. 用 し た 主 要 真 空 管 は,. 信装置 の. 動 子 まで の ケ ー ブ ル の 長 さ な どが 関 係 す る. 4) 観 測 に あ た つ て は,超. 音 波 の 定 在 波,横. 波,.
(8) 376. 貞. 本. 和. 彦. その他 の多重反射 などを考慮 に入れ なければな らな. 御 指導,御 教示 をいただい た西本詮博士 に衷 心 より. い.. 感謝 の意を表 します.尚,数. 々の御援助 をいただい. た順 天堂大学外科,和 賀井 敏夫博士 な らびに 日本無 線,田. (稿 を 終 る に臨 み,御 指 導,御 校 閲 を 賜 つ た 恩 師. 六郎氏 に深 く感謝 します). 田 中 早 苗 教 授 に深 甚 の 謝 意 を 捧 げ る と と もに,直 接. 參 1). 実 吉,菊. 地,能. 木 監 修:超. 工 業 新 聞 社, 2). Galton,. 考. 音 波 技 術 便 覧,日. 文. 刊. 11). Nature,. V.. 27,. P.. 491〜492,. 12). 1883. 3). P.. P.. dus, 10). P V.. Langevin,. 13). S.. 4,. Philos.. Soc.,. V.. 田 中,和. T:. Ztshr.. 174,. P.. Physik,. S.. and 91,. V.. S.. 2,. Wild:. 15). Howry,. J:. 467〜481,. Paris,. 294〜295,. Application. of. H. R,. 4,. H. &. 12th. W.. 19). 伊 藤,石. 20). 貞 本:医. J.. Labovat.. 1957.. J. H:. Conf. Lancet,. 川,和. R:. on. Dig. Elect,. of. 7032,. 賀 井,内. Tech. 7, Jnne,. in. 田:第6回 P.. 69,. 1958. 日本 超 音 波. 1964.. 用 超 音 波 の あ り か た に つ い て,医 9,第10,. Tech. 1959.. 医 学 研 究 会 講 演 論 文 集,. Ren. Soc.. 1950.. 13,第2号,. Holmes,. Ann.. Nov, L:. Acoust.. 1952.. D.. Donald,. J.. 183,. &‑Bliss,. 本 音 響 学 会 誌,. 18). 本 音 響 学 会 研 究. H:. 27,. 40,. Bio,. u.. 1951.. Surgery. Med.. 器 械,. 505903,. Bolt,. 160,. Howry,. 1880.. Patent. &. 里 村:日. 1879.. Coruptes. 田:日. 17). Med. Newrol.. 1942.. 地,内. 16). 20,. Akad.. F. D.. Clill.. 4,. V.. Sitzungsder,. P: French. Part. J. J.. papers,. Rev.,. 78, P.. Curie, P.. 14). ges.. 1952.. T. 23,. 1911.. Gruss:. Hueter,. f. d. 153,. 賀 井,菊. Am.. V.. 1922. and Vienna,. Curie,. Physik,. der. 175〜181,. 719〜727, E. V.. 1849.. Physical. Wissen., 9). der. Annalen. Hartmann, J:. Mach,. 3,. 1899.. Cambridge. N: P.. S.. 1911.. G:. 287〜319,. 35,. Physik,. 721〜738,. 171〜174, G.. der. Annalen. Neklepajev,. P, 8). P:. Stokes,. Λ. 7). Annalen. 626〜660,. Lebedev,. 8, 6). R:. P.. 35, 5). K.. 発 表 会 予 稿5,. Koenig, 69,. 4). Dussik, Psychiat.. 1960.. F:. 献. 11,. 12号,. 学 と. 1963. 1918.. Ultrasonics. 1. Fundamental. to Medical Study. of. on. Diagnastic. Medical. Method. Application. Ultrasonics By. Kazuhiko Department. of Surgery. and Medical. SADAMOTO Neurological. Surgery, Okaysma. University. School, Okayama. (Director: Prof. Sanae TANAKA) The application of ultrasonics to medical diagnostic method has not been so much successful, because the complexity of the sound reflecting structures echos which are so numerous and variable that controlled experiments and consistent results are difficult to obtain. In this point, fundamental electrical and ultrasonic study in medicine has been.
(9) 医学 的診断領域 におけ る超音波 に関 す る研究 very. important;. electrical. pulse. and. cator, beam. and A. and. scanning. new. author;. type. the. the. of. tube the. they for. the. or. apparatus. sixty. clinic.. the. pulse. the. ultrasonic. such. has. of the. pulse. of the. transmitter,. would this. pulses. are. been. used. be. is. generater,. has. 90〜100. a. primary pulse. measuring. resistance winding. rises. transmited. to. upper. from each. diagnostic. of. a. lμs secound. medicine. is. pulse to. its to. and. indi. ultrasonic. and. produced. distance. is. A and. and. of the. problem.. designed. is 0.5MC〜10MC.. high. amplifier. directibility. with. been. dB,. generator. receiver,. the. concerned. study. through. through. transmited. This. recciver. 1,800V. (3C45). Fifty. author's. mehtod,. of. about. circuit. intensity. apparatus of. freguency to. thyratron. μs.. of. Sensitivity. charged. itude. length. 377. 500pF. then. maximum. the. capactior. discharged. transformer.. human. by. 2mm〜1.8m is by The value. a. ampl in. 20. body.. fundamental. study. in.
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