工藤 信樹

Nobuki KUDO

北海道大学大学院情報科学研究科生命人間情報科学専攻

Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University

キーワード :

【はじめに】
超音波の新しい可能性を拓く新しい応用技術が診断と治療の両面で実現されつつある．これに伴い，利用される超音波の波形や音圧の範囲も拡大しており，診断と治療の安全性を裏付ける超音波計測にも技術の進歩が望まれている．特に，治療応用においては，有効性と安全性を両立するために超音波出力の適切な評価が重要であり，基本的に高い安全性が認められている診断装置とは異なる取り組みが望まれる．
【フォーカストシャドーグラフ法】
超音波音場を可視化する方法として，透明物体内の屈折率の勾配によって光が曲げられる現象を利用する光学的手法が古くから用いられている［1］．なかでも，シュリーレン法が広く利用されてきたが，精度の高い光学系が求められるため装置が大型・高価になるという欠点があった．我々は，従来のシュリーレン光学系を使わずに音場を可視化する新しいフォーカストシャドーグラフ法を提案し，その有用性を検討している［2］．本手法では水槽中を伝搬する超音波音場を側面から照明し，音場を透過する際に光が屈折することによって生じる光の明暗のパターンをCCDカメラで撮影する．超音波を照射する条件と照射しない条件で各1枚の画像を撮影し，その画像を計算機上で差分することにより屈折光のみを検出し，高感度な可視化を実現する．
【診断用プローブの音場可視化】
超音波診断装置のプローブの音場を可視化した一例をFig. 1に示す．中心周波数3.5 MHzのセクタプローブの表面から約75 mmの位置におけるパルス超音波の集束音場を可視化した結果である．低音圧域を強調するようカラーマッピングしてある．本手法の空間分解能はカメラの光学倍率に依存するので，光学系の調整により，低周波から高周波まで広い帯域の音場評価が容易に実現できる．
【まとめ】
開発したシステムは，レーザーダイオード，CCDカメラ，計算機というありふれた装置の組みあわせで実現されている．光源とカメラの性能進歩と低価格化は急速に進んでいるめ，近い将来には低価格な音場可視化装置の実現が期待できる．
【参考文献】
（1）Settles, GS. Schlieren and shadowgraph techniques: Visualizing phenomena in transparent media. Berlin, Springer-Verlag; 2001.
（2）Kudo N, et al. J Phys Conf Series 2004，1: 146-149.