超音波で体内を撮影するしくみ
マイケル・アランダ氏：誕生日パーティ、卒業式、友だちとのセルフィーと、私たちは数え切れないぐらい写真を撮ってきていますよね。
ですが、人生で初めて撮られた写真、まだ母親のお腹の中にいた姿が撮れたのは超音波のおかげです。
医師が超音波発生機（プロープ）を使って体内に送った超音波が、臓器や胎児といった柔らかい物に当たると反射します。プロープは反射してきた超音波から画像を作り出すのです。
撮影の時体に塗りつけられる冷たくてベタベタしたジェルは、体内の組織をうまく撮影できるようにするためのものです。
ではそのジェルはどんなはたらきをしているのでしょうか。
そもそも超音波とは、音の波が形を変えたものです。音波は、空気のような粒子を前後に振動させることで移動していきます。
音波の周波数が上がれば振動も早くなります。20キロヘルツ辺りを超える猛烈な振動になると、人間の耳には聞き取れず「超音波」と呼ばれます。つまり超音波は「音」なので、その安全性から医療現場の画像診断に用いられるのです。
超音波は空気から肌、肌から肝臓というように、媒体を伝わる過程である程度反射されてしまいます。高周波、つまり波長が短いほど、反射する際に超音波が散乱するのを抑えることができます。コウモリやイルカが使うエコロケーションも同じ原理ですが、その結果、詳細な映像を作りだせるのです。
では肌で反射してしまうのではなく、体内にまで超音波を伝えて内臓に反射させるにはどうすればいいのでしょうか。
医師はそのためにジェルを使っているのです。
振動に対する抵抗値を表す「音響インピーダンス」という要素が、2種類の物質の間を伝わる音波がどれぐらい反射されるかを左右します。空気から肌のように、その物質の持つ音響インピーダンスが劇的に変わると音波はほとんど跳ね返されてしまいます。
ですが、超音波ジェルは、グリセリンとプロピレングリコールといった水とポリマーを混ぜ合わせた物質で、音響インピーダンスが人の肌をほとんど変わりません。プロープからジェルに超音波を送り込むと、コウモリとは違って超音波を体内までスムーズに送り込めるのです。
体の奥まで届くと、子宮の内側から胎児の指というように、体内の組織が変わるたびに超音波は少しずつ反射していきます。プロープは反射してきた超音波がどの程度の深さまで伝わったのか、周波数や強度はどれぐらいか、というデータを記録していきます。
そうしたデータを映像に変換することで、あなたの写真ができあがるわけです。ふだん聞こえない音にも感謝しないといけませんね。
