專技高考-醫事檢驗師臨床生理學與病理學112 年第 38 題單選題
醫用超音波檢查時,在轉能器(transducer)與受檢者皮膚間塗上凝膠(gel)的最主要目的為何?
A提升音波壓力
B降低音波速度
C提升音波溫度
D降低音波阻抗正確答案
D正確答案
醫用超音波探頭與皮膚間若有空氣,會因聲阻抗差異過大導致超音波幾乎完全反射。塗凝膠可排除空氣,降低介面阻抗差異(阻抗匹配),使超音波順利進入人體。
為什麼答案是 D
空氣的聲阻抗極低,會與皮膚形成極大阻抗差,造成超音波近乎 100% 反射。凝膠能排除空氣,作為過渡介質降低阻抗落差(即阻抗匹配 Impedance matching),大幅提升超音波穿透率。
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完整詳解
Pro · 無限重點 醫用超音波探頭與皮膚間若有空氣,會因聲阻抗差異過大導致超音波幾乎完全反射。塗凝膠可排除空氣,降低介面阻抗差異(阻抗匹配),使超音波順利進入人體。
看到「超音波塗凝膠」,秒選與「阻抗 (Impedance)」、「匹配」、「減少反射」相關的選項。記住:空氣是超音波的絕緣體!
逐選項分析
A✕
凝膠無法提升音波壓力。超音波的初始壓力與強度,是由探頭內壓電晶體(Piezoelectric crystal)的驅動電壓與震盪幅度所決定的。
B✕
聲速取決於介質本身的物理特性(如密度與彈性,軟組織平均聲速約 1540 m/s)。塗凝膠是為了讓聲波「進得去」,而不是改變聲波傳遞的速度。
C✕
超音波在組織中傳遞時,部分能量被吸收確實會產生熱能(熱效應),但塗抹凝膠的目的是為了「聲波傳導(Coupling)」,絕非為了提升溫度。
D✓ 正確
空氣的聲阻抗極低,會與皮膚形成極大阻抗差,造成超音波近乎 100% 反射。凝膠能排除空氣,作為過渡介質降低阻抗落差(即阻抗匹配 Impedance matching),大幅提升超音波穿透率。
超音波介質聲阻抗 (Acoustic Impedance) 比較
| 介質 | 聲阻抗特性 | 超音波穿透狀況 | 臨床意義 |
|---|
| 空氣 | 極低 (約 0.0004 MRayl) | 幾乎 100% 反射 | 超音波的殺手,必須排除 |
| 傳導凝膠 | 中等 (接近軟組織) | 良好穿透 | 作為探頭與皮膚的橋樑 (阻抗匹配) |
| 軟組織 | 中等 (約 1.6 MRayl) | 正常傳遞與部分反射 | 超音波成像的主要目標區 |
| 骨骼 | 極高 (約 7.8 MRayl) | 大量反射與吸收 | 骨骼後方會產生聲影 (Acoustic shadow) |
一般人常誤以為塗凝膠只是為了「潤滑皮膚」讓探頭好滑動。雖然有潤滑效果,但在物理學上,其最核心的目的是「排除空氣」,進行「阻抗匹配(Impedance matching)」,否則超音波根本無法進入人體成像。