近距離音場

近距離音場とは

近距離音場とは、
超音波振動子の直後から一定距離までの音場領域を指します。

英語では
Near Field（ニアフィールド）
または
Fresnel zone（フレネル領域）
と呼ばれます。

この領域では、
音波がまだ完全に拡散せず、
干渉の影響を強く受けています。

音場の構造

超音波ビームは、

・近距離音場（Near Field）
・遠距離音場（Far Field）

の2つに分かれます。

近距離音場では、

・ビーム幅が周期的に変化する
・干渉により音圧分布が不均一になる

という特徴があります。

振動子全面から発生した波が
互いに干渉することで、
強弱が生じます。

近距離音場の長さ

近距離音場の長さ（N）は、
理想的な円形振動子の場合、

N ＝ D² ÷ 4λ

で表されます。

D：振動子の直径
λ：波長

つまり、

・振動子が大きい
・波長が短い（高周波）

ほど、近距離音場は長くなります。

なぜ干渉が起こるのか

振動子表面から出る超音波は、
一点から出ているわけではありません。

面全体から発生した波が
空間内で重なり合うことで、

強め合い
弱め合い

が起こります。

その結果、
音圧分布が不均一になります。

これがフレネル領域の特徴です。

遠距離音場との違い

近距離音場を過ぎると、
ビームは徐々に拡散しながら進みます。

遠距離音場では、

・ビームは連続的に拡散する
・音圧は距離とともに減衰する

という特徴があります。

診断用超音波では、
電子フォーカスにより
焦点は通常、近距離音場内に設定されます。

臨床的な意味

① 横方向分解能に影響する

近距離音場の終端付近では、
自然焦点（natural focus）が形成され、
ビームが最も細くなります。

この位置に焦点を合わせることで、
横方向分解能が向上します。

② 表在臓器の描出と関係する

観察部位が極端に浅いと、
干渉の影響を強く受ける場合があります。

そのため、

・スタンドオフパッド
・ゼリーを厚く塗布

などの工夫が行われます。

③ プローブ選択の根拠になる

高周波プローブは波長が短いため、
近距離音場が長くなります。

その結果、
浅い部位で良好な横方向分解能が得られます。

用語整理

・Near Field ＝ Fresnel zone
・長さは D² ÷ 4λ
・干渉が支配的な領域

遠距離音場とは性質が異なります。

まとめ

近距離音場は、
振動子直後の干渉が支配的なビーム領域です。

・Near Field（Fresnel領域）とも呼ばれる
・振動子径と波長で長さが決まる
・干渉により音圧が不均一になる
・焦点設定や横方向分解能に影響する

超音波検査では、
ビームがどの領域にあるかを理解することが
画質調整の基礎になります。