治療用超音波
治療用超音波
ICD-10-PCS6A7
ICD-9-CM00.0

治療用超音波とは、一般的には病状の治療や治療効果を目的とした超音波の使用を指します。理学療法用超音波は1950年代に臨床診療に導入され、砕石術は1980年代に導入されました。[ 1 ]治療効果を目的としたその他の超音波の用途は、研究から臨床使用への移行のさまざまな段階にあり、高強度焦点式超音波（HIFU）、標的超音波薬物送達、経皮超音波薬物送達、超音波止血、癌治療、超音波補助血栓溶解療法などがあります。 [ 2 ] [ 3 ]治療効果のために使用される超音波では、焦点式超音波が使用されることが多いですが、非焦点式超音波が使用される場合もあります。[ 4 ]

上のプローブは、組織の画像化などの診断目的における超音波の使用を強調しています。下のプローブは、高エネルギーの集束超音波ビームを用いることが多い治療効果のための超音波の使用を示しています。

上記の用途では、超音波は人体組織を通過し、そこで観察される生物学的効果の主な発生源となります（したがって、超音波周波数で振動する歯科用研磨器具は、このクラスには属しません）。組織内の超音波は、800,000 Hzから20,000,000 Hzまでの非常に高い周波数の音波で構成されており、人体には聞こえません。

診断および治療ツールとしての超音波の利点としては、安全性、放射線の非存在、携帯性、低コストなどが挙げられます。[ 4 ]医療における超音波治療は、腎結石の破砕のための体外衝撃波療法から腫瘍の焼灼術であるHIFUまで多岐にわたります。研究分野では、薬物送達の強化、粒子の選別、組織特性の測定などのメカニズムとして超音波の使用が検討されています。[ 2 ] [ 5 ] [ 6 ]理学療法では、関節炎の痛みの患者[ 7 ] 、さまざまな筋骨格系の損傷[ 8 ] 、および組織治癒の促進において、超音波がプラセボ治療よりも効果的であるという証拠がいくつかあります。[ 9 ]

医療用途

比較的高エネルギーの超音波は、石のような沈着物を分解したり、組織を除去したり、標的領域での薬剤の効果を加速させたり、組織の弾性特性の測定を補助したり、研究のために細胞や小さな粒子を分類したりすることができます。[ 4 ] [ 5 ]

砕石術による治療後に採取されたシュウ酸カルシウム（腎臓結石の一種）の破片。

体外衝撃波療法

  • 体外衝撃波療法は、高エネルギーの超音波パルスを集中的に照射し、固形物を破片に砕く治療法です。[ 10 ]この治療法は、腎結石や胆石などの結石を、体外に容易に排出できるほど小さな破片に砕くためによく用いられます。この治療法は、結石破砕術と呼ばれます。結石破砕術の成功率は、結石の大きさと位置、そして患者の年齢によって異なります。[ 10 ]

腫瘍学

眼科

音響標的薬物送達による薬物吸収の強化

薬物送達

  • 脳腫瘍細胞への化学療法剤の送達や、他の組織への様々な薬剤の送達は、音響標的薬物送達と呼ばれています。[ 5 ]これらの手法では、一般的に高周波超音波（1～10MHz）と様々な強度（0～20W/cm²）が使用されます。音響エネルギーは対象組織に集中し、細胞マトリックスを攪拌することで治療薬の透過性を高めます。[ 14 ]
  • 超音波は、リポソーム、ポリマーマイクロスフィア、自己組織化ポリマーなどの送達ベクターからの抗癌剤の放出を誘発するために使用されています。[ 15 ]
  • フォノフォレシスは、超音波と薬剤ゲルを組み合わせて目的の領域への薬剤送達を強化する軟部組織治療の一種です。[ 16 ]
この写真は、超音波ガイド下硬化療法の対象となる静脈瘤を示しています。

血管外科

形成外科

歴史

超音波の最初の大規模な応用は第二次世界大戦頃でした。ソナーシステムが開発され、潜水艦の航行に使用されました。そこで使用されていた高強度超音波が魚を加熱し、死滅させていることが判明しました。[ 20 ] この発見が、組織の加熱と治癒効果に関する研究につながりました。1940年代以降、超音波は理学療法士や作業療法士によって治療効果を得るために利用されてきました。[ 4 ]

理学療法

超音波は、患者の皮膚に直接接触するトランスデューサーまたはアプリケーターを用いて照射されます。頭部のあらゆる表面には、摩擦を減らし超音波の伝達を助けるジェルが塗布されます。理学療法における治療用超音波は、0.7～3.3MHzの 周波数の音波を圧縮と希薄化を交互に繰り返すものです。[ 21 ]軟部組織におけるエネルギー吸収は2～5cmで最大になります。音波が深く浸透するにつれて強度は低下します。超音波は主に結合組織、すなわち靭帯、腱、筋膜（および瘢痕組織）によって吸収されます。[ 22 ]

超音波は、ドライニードリングや鍼治療などの皮膚の下の特定の筋肉を刺激することを目的とした経皮療法において理学療法士を支援するために使用されてきました。超音波の使用により、理学療法士は表層の筋肉の位置をより正確に特定できるようになります。[ 23 ]超音波が治療に用いられる疾患には、靭帯捻挫、肉離れ、腱炎、関節炎、足底筋膜炎、中足骨痛、関節面炎症、インピンジメント症候群、滑液包炎、関節リウマチ、変形性関節症、瘢痕組織癒着などが挙げられます。腰痛の治療に超音波を使用することを裏付ける証拠はなく、[ 24 ]現在の臨床ガイドラインではこの疾患には超音波を使用しないことが推奨されています。[ 25 ]ある批判的レビューでは、治療用超音波が膝関節炎の痛み、機能、および軟骨修復の改善に有効であることが実証されました。膝関節炎に対する低強度パルス超音波の別の系統的レビューとメタアナリシスでは、痛みの軽減と膝の機能回復に有意な効果があることが実証されました。[ 26 ] 石灰沈着性腱炎に使用される超音波は、短期的には肯定的な効果がありました。長期的には、超音波の使用による有意差はありませんでした。これは、痛みの緩和と短期的な治療の場合、超音波が石灰沈着性腱炎の有効な治療法になり得ることを示しています。[ 27 ] 2011年の5つの小規模プラセボ対照試験のレビューでは、急性足首捻挫の治療に超音波を使用することは支持されず、超音波の潜在的な治療効果は一般に小さく、特にこれらの損傷の通常短期的な回復期間を考慮すると、臨床的重要性はおそらく限られているようです。[ 28 ]しかし、治療用超音波は、スポーツ傷害の痛みの緩和、浮腫の抑制、関節可動域の拡大に有益な効果があると報告されており、痛みの閾値、コラーゲンの伸展性、浮腫の軽減、ひいては炎症、筋痙攣、関節の硬直の軽減などがその原因であると考えられます。[ 26 ]メタアナリシスでは、超音波療法は変形性膝関節症患者の痛みの軽減、可動域の拡大、WOMAC機能スコアの低下に効果的であることがわかりました。[ 7 ]

理学療法における超音波の治療メカニズムは3つ考えられます。1つ目は、治療部位の血流が増加することです。[ 4 ] [ 21 ] 2つ目は、腫れや浮腫の軽減による痛みの軽減です。[ 21 ] 3つ目は、治療部位の筋腱や靭帯に負担がかからず、既存の瘢痕組織が超音波で柔らかくなるため、治療部位の筋肉腱や靭帯が優しくマッサージされることです。[ 21 ]これらの3つの利点は、治療用超音波の2つの主な効果、すなわち温熱効果と非温熱効果によって実現されます。[ 21 ]温熱効果は音波の吸収によるもので、生体組織を加熱します。非温熱効果は、キャビテーション、マイクロストリーミング、音響ストリーミングによるものです。[ 15 ] [ 21 ]

キャビテーションは、治療用超音波の主な非熱効果である。[ 4 ] [ 21 ]キャビテーションは、組織の振動によって微小な気泡が形成されることで発生する。これらの微小な気泡は細胞膜を直接刺激し、組織内に衝撃波を引き起こす可能性がある。[ 4 ]この物理的刺激は、炎症反応による細胞修復効果を高めると考えられている。

変形性膝関節症

最近の研究によると、治療用超音波は、他の理学療法技術と組み合わせても、慢性の腰痛、慢性の首の痛み、股関節の痛みに有意な改善を示していません。[ 29 ] [ 30 ]しかし、治療用超音波の使用を支持する最も決定的な証拠は、変形性膝関節症の患者での使用で見られます。変形性膝関節症は、世界中で約2億5000万人に影響を与えています。[ 31 ]既知の治療法はありませんが、治療レジメンは、病気の慢性症状に介入するためによく使用されます。[ 31 ] 15の研究の系統的レビューでは、超音波治療を受けた患者とプラセボ治療を受けた患者を比較しました。[ 7 ]エビデンスにより、治療用超音波は、プラセボ群と比較して、変形性膝関節症の患者の痛みを有意に軽減し、可動域を広げ、WOMAC機能スコアを低下させることが実証されました。[ 7 ]別のメタアナリシスでは、膝関節炎の患者に対する治療に二次的に超音波治療を使用することで、機能改善だけでなく追加の鎮痛効果も得られる安全な非薬理的治療選択肢であるとみなし、治療用超音波の使用を強化しました。[ 31 ]

研究における超音波の利用

音響ピンセットは、マイクロメートルのスケールで 10 個の細胞を「A」と「T」の文字の形に分類しました。

研究ツール

超音波の生体物理学的効果

  • 超音波を使用して軟部組織に細胞効果を生み出す方法は、研究により有効性の欠如[ 1 ]と提案された生体物理学的効果の科学的根拠の欠如が示されたため、好まれなくなっています。[ 33 ]
  • 2017年のメタアナリシスと関連する実践ガイドラインによると、高品質の臨床研究で臨床的効果が実証されなかったため、低強度パルス超音波は骨再生には使用すべきではないとされています。[ 34 ] [ 35 ]

薬物送達の強化

筋骨格研究

  • 持続性音響医学と呼ばれる長時間治療用超音波は、局所循環を増加させるために適用できる毎日の徐放療法であり、理論的には損傷後の筋骨格組織の治癒を加速します。[ 38 ]しかし、これが効果的ではない可能性があることを示唆する証拠がいくつかあります。[ 1 ]
  • 超音波は、治療運動と併用することで前腕筋と上腕骨の筋力の改善、肘関節の屈曲および外旋可動域の拡大、および腱炎を患う30～40歳の男性の痛みの軽減に寄与することが示されている[ 39 ]。

参照

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