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こんにちは！陣内です。
治療用超音波は、スポーツ障害や運動器疾患に対して使用されている物理療法の一つです。
通常は数分から十数分程度の照射を行いますが、近年は比較的低い音響強度の超音波を数時間にわたって照射する方法も研究されています。
今回紹介するのは、2025年にWaltersらが発表した「Clinical Uses of Long-Duration Ultrasound and Long-Duration Sonophoresis in Sports Medicine – Minireview」という論文です。
このレビューでは長時間超音波療法（Long-Duration Ultrasound：LDU）による温熱作用や機械的刺激、疼痛軽減、組織修復への影響が整理されています。
さらに超音波を利用して薬物の経皮的な移行を促進するソノフォレーシスについても取り上げています。
ただ、私が今回の論文を読んで考えたのは、数時間の超音波照射を通常の臨床でどう扱うのかということです。
ウェアラブル型の専用装置であれば可能ですが、私たちが普段使用している治療用超音波装置で数時間照射するのは現実的ではありません。
それでも、研究で確認された生理学的反応を理解することで普段の超音波療法について考え直せる部分はあると思います。
今回はLDUに関する基礎研究と臨床研究を紹介しながら通常の超音波療法にどのような示唆があるのかを考えてみます。
今回も基礎研究を踏まえて考察していますが研究結果をそのまま臨床に当てはめるのではなく私自身の臨床経験や解釈、仮説も含めて整理しています。内容を鵜呑みにせず、ご自身でも調べ、検証しながら臨床に活かしていただければと思います。
今回紹介する論文
Walters R, Snyder D.
Clinical Uses of Long-Duration Ultrasound and Long-Duration Sonophoresis in Sports Medicine – Minireview.
The Journal of Orthopaedics. 2025;10.
DOI：10.52338/tjop.2025.4566
原著リンク：
https://doi.org/10.52338/tjop.2025.4566
この論文は、新たに患者を対象とした実験を行った原著研究ではなく、これまでに発表された基礎研究や臨床研究を紹介したミニレビューです。
温熱作用、機械的刺激、疼痛管理、薬物送達、PRPとの併用など、幅広い研究が取り上げられています。
ただし、紹介されている研究は対象や評価指標が異なります。
筋内温度を測定した研究もあれば、疼痛や身体機能を評価した研究もあります。薬物の移行量を調べた実験も含まれています。
そのため、各研究で直接確認された結果と、そこから考えられる組織修復への影響は分けて解釈する必要があります。
長時間超音波療法（LDU）とは何か
通常の治療用超音波との違い
LDUは比較的低い音響強度の超音波を長時間照射する方法です。
今回のレビューでは、主にウェアラブル型の超音波装置を使用し、数時間にわたって連続照射する方法が紹介されています。
一般的な治療用超音波との大きな違いは照射時間です。
通常の超音波療法では治療者がプローブを操作しながら数分から十数分程度の照射を行います。
一方、LDUでは小型の振動子を専用のカップリング材とともに固定し、数時間照射します。
代表的な研究では3MHz、0.132W/cm²の連続超音波が使用されています。
一般的な超音波療法と比較すると音響強度は低いものの、照射時間が長いため、照射される音響エネルギーの総量は大きくなります。
照射時間が長ければ効果も高くなるのか
今回のレビューでは、通常の治療用超音波による照射エネルギーが約700〜2,000Jであるのに対し、LDUでは4時間の照射によって18,000J以上に達する例が紹介されています。
ただし、ここで注意したいのは総エネルギー量の解釈です。
装置から出力された音響エネルギーがそのまますべて標的組織に吸収されるわけではありません。
超音波は組織内を伝播する過程で反射、散乱、吸収などの影響を受けます。
さらに、照射面積やプローブの固定・移動によっても局所に加わる刺激は変化します。
例えば、同じ照射面積で同じDuty比を仮定した場合、0.5W/cm²で4時間照射する方法と2.0W/cm²で1時間照射する方法では、単位面積当たりの積算エネルギーは同じになります。
しかし、組織内の温度変化や熱放散の過程まで同じになるわけではありません。
そのため、照射時間を短縮した分だけ音響強度を高めれば、LDUと同じ効果が得られるという考え方は適切ではありません。
LDUによる温熱作用
超音波はなぜ組織温度を上昇させるのか
超音波は組織内を伝播する際に、一部の音響エネルギーが吸収されて熱に変換されます。
その結果、照射条件によっては組織温度が上昇します。
温度上昇には周波数、音響強度、照射時間、組織の吸収特性、血流による熱放散などが関係しています。
一般的に3MHzは1MHzより浅い組織で吸収されやすく、同じ条件では比較的浅い組織の温度を上昇させやすい特徴があります。
一方、1MHzは3MHzより深部まで伝播しやすいため、深い組織を対象とする場合に使用されます。
ただし、周波数だけで温度上昇の程度が決まるわけではありません。
Rigbyら（2015）の筋内温度測定研究
LDUによる温熱作用を考えるうえで重要なのが、Rigbyらの研究です。
Rigby JH, et al. (2015)
Intramuscular Heating Characteristics of Multihour Low-Intensity Therapeutic Ultrasound.
Journal of Athletic Training. 50(11):1158–1164.
https://doi.org/10.4085/1062-6050-50.11.03
この研究では健康成人26名を対象に、LDUによる筋内温度の変化を調べています。
使用された超音波の条件は次のとおりです。
- 周波数：3MHz
- 音響強度：0.132W/cm²
- 照射形式：連続照射
- 照射時間：180分
- 対象：下腿三頭筋
- 温度測定深度：1.5cm、3.0cm
参加者は実照射群20名とプラセボ群6名に分けられ実照射では振動子1個または2個を使用しています。
筋内に温度センサーを挿入し照射中から照射終了後30分まで温度変化を測定しました。
その結果、振動子1個を使用した条件では、対照条件の温度変化を補正した定常状態の温度上昇が、深さ1.5cmで4.42℃、3.0cmで3.05℃となりました。
また、約1℃の温度上昇には平均10分程度、約4℃の温度上昇には平均80分程度を要したと報告されています。
この研究から、比較的低い音響強度であっても、長時間照射することで筋内温度が上昇することが確認されています。
さらに、照射時間が長くなるにつれて温度上昇が緩やかになり、一定の温度に近づく傾向も示されました。
ただし、この研究は健康成人の筋内温度を測定したものです。
筋損傷の治癒期間や筋力回復、競技復帰までの期間を評価した研究ではありません。
したがって、筋内温度の上昇が確認されたことから、筋損傷の修復が促進されると結論することはできません。
ただ可能性はあるという事が推察されます。
腱と筋では温度上昇が異なる
超音波による温度上昇を考える際には標的組織の違いも重要です。
筋と腱では、組織の構造や音響吸収特性、血流による熱放散などが異なります。
特に腱のようにコラーゲンを多く含む組織では照射条件によって筋とは異なる温度変化が生じる可能性があります。
今回のレビューでも、腱は筋より温度が上昇しやすいことが紹介されています。
ただし、温度上昇の程度は照射部位や深さ、周波数などによって変化します。
腱だから必ず筋より温度が高くなると単純に考えることはできません。
また、温度上昇が大きいことが治療効果の高さを意味するわけでもありません。
標的組織にどの程度の温度変化を生じさせる必要があるのか、その温度変化がどのような臨床効果につながるのかを分けて考える必要があります。
超音波による機械的刺激と組織修復
温熱作用以外の生体反応
超音波の作用は温度上昇だけではありません。
音響的な機械刺激によって細胞や組織に物理的な力が加わることも、生体作用を考えるうえで重要です。
細胞には、外部から加わる機械的刺激を感知し、細胞内のシグナルへ変換する仕組みがあります。
これはメカノトランスダクションと呼ばれています。
細胞外マトリックスからの力や細胞膜の変形などが細胞の活動に影響することが知られています。
今回のレビューではこうした機械刺激が炎症反応や細胞増殖、組織リモデリングなどに関与する可能性が紹介されています。
ただし、機械刺激に対する細胞応答が確認されていることと、LDUによって損傷組織の修復が促進されることは同じではありません。
炎症反応への影響
組織損傷後の炎症反応には免疫細胞やサイトカインなどが関与しています。
炎症は損傷組織の修復過程に必要な反応でもあり単純に抑制すればよいというものではありません。
今回のレビューでは、LDUによる機械的刺激が炎症反応の調節や組織修復に関与する可能性が述べられています。
ただし、炎症に関係する分子や細胞応答については、超音波以外の機械刺激を用いた基礎研究も含まれています。
そのため、一般的なメカノトランスダクションの研究結果を、そのままLDUの作用機序として説明することはできません。
また、LDUでは長時間照射による温度上昇も確認されています。
細胞や組織に生じた反応が機械的刺激によるものなのか、温度変化によるものなのか、あるいは両者が関係しているのかを区別することも重要です。
LDUによる疼痛軽減の臨床研究
肩上部から頸部の疼痛に対する研究
Pettersonら（2020）は、肩上部から頸部にかけて疼痛を有する患者を対象に、LDUの効果を検討しています。
Petterson S, et al. (2020)
Low-Intensity Continuous Ultrasound for the Symptomatic Treatment of Upper Shoulder and Neck Pain: A Randomized, Double-Blind Placebo-Controlled Clinical Trial.
Journal of Pain Research. 13:1277–1287.
https://doi.org/10.2147/JPR.S247463
この研究は、ランダム化二重盲検プラセボ対照試験として実施されています。
4週間にわたるLDUによる介入を行い、疼痛や健康状態などの変化を評価しました。
研究では、LDU群で疼痛や健康状態の改善が報告されています。
この結果は、長時間超音波療法が筋骨格系の疼痛管理に利用できる可能性を示しています。
ただし、疼痛軽減の機序を直接確認した研究ではありません。
また、疼痛が軽減したからといって、筋や腱などの組織修復が促進されたと判断することもできません。
変形性膝関節症に対する研究
Draperら（2018）は、変形性膝関節症の患者を対象にLDUの効果を検討しています。
Draper DO, et al. (2018)
Effect of low-intensity long-duration ultrasound on the symptomatic relief of knee osteoarthritis: a randomized, placebo-controlled double-blind study.
Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 13:257.
この研究では、LDUによる疼痛軽減や身体機能の改善が評価されています。
プラセボ対照試験として実施され、LDUによる症状改善が報告されました。
ただし、変形性膝関節症の疼痛や身体機能の変化を評価した結果を、スポーツ外傷後の組織修復にそのまま当てはめることはできません。
疼痛の軽減、身体機能の改善、組織の構造的な修復はそれぞれ異なる評価項目です。
特にスポーツ障害では、疼痛だけでなく筋力、負荷耐性、運動機能、競技復帰までの期間などを評価する必要があります。
長時間ソノフォレーシスによる薬物送達
ソノフォレーシスとは何か
今回のレビューでは、長時間超音波療法だけでなく、ソノフォレーシスについても紹介されています。
ソノフォレーシスとは、超音波を利用して薬物などの経皮的な移行を促進する方法です。
皮膚の角質層は、外部からの物質の侵入を制限するバリアとして働いています。
超音波による機械的作用や温度変化などが、このバリア特性や薬物の移行に影響する可能性があります。
ただし、ソノフォレーシスの作用機序は薬物の種類や照射条件によって異なります。
超音波を照射すれば、どのような薬物でも同じように深部へ移行するわけではありません。
もちろんこれは私たちの仕事の業務範囲外になりますので紹介となります。
ジクロフェナクの移行量に関する研究
Mastersonら（2020）は、長時間超音波を利用したジクロフェナクの移行について検討しています。
Masterson J, et al. (2020)
Sustained acoustic medicine; sonophoresis for nonsteroidal anti-inflammatory drug delivery in arthritis.
Therapeutic Delivery. 11(6):363–372.
この研究では、3MHz、0.132W/cm²の連続超音波を4時間照射し、ジクロフェナクの移行量を調べています。
その結果、皮膚を模した実験モデルにおいて、超音波を使用した条件では対照条件と比較して薬物の移行量が約3.8倍になりました。
また、モデル内での浸透深度も約32％増加したと報告されています。
この結果は、長時間超音波によって薬物の移行が促進される可能性を示しています。
ただし、実験に使用されたのは皮膚を模したモデルであり、生体内の筋や腱に到達した薬物濃度を直接測定したものではありません。
そのため、実際の患者で同じ割合の薬物移行が生じるとは限りません。
さらに、薬物移行量の増加が、そのまま疼痛軽減や組織修復効果の向上につながるかについても別途検証が必要です。
ソノフォレーシスを臨床でどう考えるか
ソノフォレーシスは、超音波の機械的作用を利用した薬物送達という点で興味深い方法です。
ただし、今回紹介したLDU専用装置と一般的な治療用超音波装置では、照射条件や薬剤の使用方法が異なります。
また、薬剤の種類、濃度、基剤、皮膚の状態などによっても移行量が変化する可能性があります。
そのため、通常の超音波装置で薬剤を塗布して照射すれば、同じ結果が得られるとは考えられません。
薬物送達を目的とした臨床応用では、薬剤の適応や安全性、使用する装置の条件も含めて検討する必要があります。
PRPとの併用による組織修復
今回のレビューでは、多血小板血漿（PRP）とLDUを組み合わせた研究についても紹介されています。
PRPは血小板に含まれる成長因子などを利用する治療方法で、腱や靱帯などの運動器疾患に対して研究が行われています。
レビューでは、PRPとLDUを組み合わせることで疼痛や可動域、競技復帰までの期間に良好な結果が得られた研究が紹介されています。
ただし、併用によって良好な結果が得られたとしても、LDUを追加したことによる独立した効果を確認するには適切な比較群が必要です。
また、PRPを注射した組織にLDUを照射する方法と、ソノフォレーシスによって薬物を経皮的に移行させる方法は異なります。
両者を同じ作用機序として説明することはできません。
PRPとLDUの併用については、今後さらに質の高い比較研究が必要だと考えられます。
もちろんこれも私たちの業務範囲外となります。
長時間超音波療法の研究を通常の臨床にどう活かすか
研究で使用された方法を再現する必要はあるのか
今回紹介したLDUは、比較的低い音響強度の超音波を数時間にわたって照射する治療方法です。
ウェアラブル型の専用装置であれば実施できますが、私たちが普段使用している治療用超音波装置で同じ方法を行うのは現実的ではありません。（ほしいですが‼ｗ）
では、このような研究は通常の臨床では参考にならないのでしょうか。
私は研究で使用された方法をそのまま再現することだけが、臨床応用ではないと考えています。
どのような照射条件で、どのような生理学的反応が確認されたのか。
その結果を理解することで、普段行っている超音波療法を見直すこともできます。
音響強度だけでなく照射時間も考える
Rigbyらの研究では、3MHz、0.132W/cm²という比較的低い音響強度でも、180分間の照射によって筋内温度が上昇しました。
ここで考えたいのは、超音波の生体作用を音響強度だけで判断してよいのかということです。
組織内の温度変化には、音響強度だけでなく周波数、照射時間、Duty比、組織の吸収特性や血流による熱放散なども関係します。
同じ音響強度であっても、照射条件や標的組織によって温度変化は異なります。
一方で、長時間照射による温度上昇を短時間で再現しようとして音響強度を高めても、同じ生体反応が得られるとは限りません。
単位面積当たりの積算エネルギーが同じでも、照射中の温度変化や熱放散の過程が異なるためです。
温度上昇を臨床でどのように利用するか
通常の超音波療法では、温熱作用を利用してストレッチや関節運動を組み合わせることがあります。
組織温度の上昇によって結合組織の伸張性が変化する可能性があり、こうした作用を利用した治療方法は以前から検討されています。
ただし、超音波を照射したからといって、標的組織が必ず目的とする温度まで上昇しているとは限りません。
特に深部組織では、周波数や照射強度、照射時間によって温度変化が異なります。
また、照射によって温度が上昇したとしても、その状態がいつまでも続くわけではありません。
そのため、温熱作用を目的とするのであれば、照射条件だけでなく、その後に行うストレッチや運動療法のタイミングも考える必要があります。
今回のLDU研究では、長時間照射によって筋内温度が上昇し、その後比較的安定した温度に達することが確認されています。
一方、通常の短時間照射では温度上昇の程度や持続時間が異なります。
LDUの結果をそのまま通常の超音波療法に当てはめることはできませんが、温熱作用をどのように利用するかを考えるうえでは参考になります。
機械的刺激を目的とする場合はどうか
超音波には温熱作用だけでなく、音響的な機械刺激による生体作用もあります。
細胞は周囲から加わる機械的刺激を感知し、細胞内のシグナルへ変換する仕組みを持っています。
超音波による機械的刺激も、このような細胞応答に影響する可能性があります。
ただし、今回紹介したLDUでは筋内温度の上昇も確認されています。
そのため、LDUによって生じた反応を機械的作用だけで説明することはできません。
また、連続照射とパルス照射を、温熱作用と非温熱作用に完全に分けて考えることも適切ではありません。
連続照射にも機械的作用は存在しますし、パルス照射であっても条件によっては温度が上昇します。
Duty比を変更すると時間平均音響強度が変わりますが、それによって機械的作用の有無が単純に決まるわけではありません。
機械的刺激による細胞応答を期待する場合にも、どのような照射条件で何が確認されているのかを原著研究から検討する必要があります。
連続照射とパルス照射による温度変化については、以前の記事でも原著研究を紹介しています。
長時間照射を通常の治療で再現する必要はあるのか
今回の研究を読んだからといって、通常の超音波療法の照射時間を延長する必要があるとは考えていません。
長時間照射による筋温の上昇が確認されていても、照射時間を延ばすほど治療効果が高くなるとは限らないからです。
また、LDU専用装置と一般的な治療用超音波装置では、照射方式や使用条件が異なります。
特に通常の超音波装置でプローブを長時間固定することは、局所的な過熱などの問題も考えられるため、安易に行うべきではありません。
私が今回の研究から臨床に取り入れたいのは、具体的な照射時間や音響強度ではありません。
超音波の設定を考える際に、音響強度だけでなく照射時間、Duty比、標的組織の特性まで含めて考えるという視点です。
例えば、温熱作用を利用して組織の伸張性に働きかけたい場合と、温度上昇を抑えながら機械的刺激による反応を期待する場合では、照射条件を考えるうえで参考にすべき研究も異なります。
もちろん、機械的刺激による反応が臨床的な組織修復につながるかについては、まだ十分に明らかになっていない部分があります。
今回のLDU研究から、通常の超音波療法における最適な設定を導くことはできません。
それでも、普段使用している1MHzや3MHzの超音波について、なぜその強度や照射時間を選択しているのかを考える材料にはなります。
研究で使用された方法をそのまま取り入れるのではなく、確認された生理学的反応と臨床で期待する効果を照らし合わせることが重要だと考えています。
まとめ
今回紹介したレビューでは、長時間超音波療法による温熱作用、機械的刺激、疼痛軽減、薬物送達、組織修復への影響が取り上げられていました。
特にRigbyらの研究では、比較的低い音響強度であっても、長時間照射によって筋内温度が上昇することが確認されています。
また、疼痛を対象とした臨床研究では、LDUによる症状改善が報告されています。
ソノフォレーシスでは、超音波によって薬物の移行量が増加する可能性も示されています。
ただし、これらの研究で直接確認された結果は異なります。
筋内温度の上昇、疼痛の軽減、薬物移行量の増加は、それぞれ別の評価項目です。
これらの結果から、筋や腱などの損傷組織の修復が促進され、競技復帰までの期間が短縮すると結論することはできません。
また、LDUは専用のウェアラブル型装置を使用する方法であり、通常の治療用超音波装置で同じ照射方法を再現することは現実的ではありません。
それでも、今回の研究から考えられることはあります。
普段の超音波療法では、周波数や音響強度を中心に設定を考えることがありますが、照射時間やDuty比、標的組織の特性によっても生体反応は変化します。
低い音響強度で長時間照射する方法と、比較的高い音響強度で短時間照射する方法では、同じ積算エネルギーであっても同じ生体反応が得られるとは限りません。
LDUの研究結果を通常の超音波療法にそのまま当てはめることはできませんが、照射条件を考える際の一つの材料にはなると思います。
私自身も、温熱作用を目的とするのか、機械的刺激による反応を期待するのかを整理しながら、普段使用している超音波の設定を考えていきたいと思います。
参考文献
- Walters R, Snyder D. Clinical Uses of Long-Duration Ultrasound and Long-Duration Sonophoresis in Sports Medicine – Minireview. The Journal of Orthopaedics. 2025;10. https://doi.org/10.52338/tjop.2025.4566
- Rigby JH, Taggart RM, Stratton KL, Lewis GK Jr, Draper DO. Intramuscular Heating Characteristics of Multihour Low-Intensity Therapeutic Ultrasound. J Athl Train. 2015;50(11):1158–1164. https://doi.org/10.4085/1062-6050-50.11.03
- Petterson S, Plancher K, Klyve D, Draper D, Ortiz R. Low-Intensity Continuous Ultrasound for the Symptomatic Treatment of Upper Shoulder and Neck Pain: A Randomized, Double-Blind Placebo-Controlled Clinical Trial. J Pain Res. 2020;13:1277–1287. https://doi.org/10.2147/JPR.S247463
- Draper DO, Klyve D, Ortiz R, Best TM. Effect of low-intensity long-duration ultrasound on the symptomatic relief of knee osteoarthritis: a randomized, placebo-controlled double-blind study. J Orthop Surg Res. 2018;13:257. https://doi.org/10.1186/s13018-018-0965-0
- Masterson J, Kluge B, Burdette A, Lewis G Sr. Sustained acoustic medicine; sonophoresis for nonsteroidal anti-inflammatory drug delivery in arthritis. Ther Deliv. 2020;11(6):363–372. https://doi.org/10.4155/tde-2020-0009
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