專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)112 年第 30 題單選題
下列何者與超音波在生物組織中產生的熱能最相關?
B正確答案
超音波在生物組織中產生熱能,最主要機制是「吸收作用(Absorption)」,聲波能量被組織吸收後轉化為熱能,與聲阻抗、速度、反射折射無直接關聯。
為什麼答案是 B
吸收作用(Absorption)是超音波熱效應的直接原因。組織中的分子因黏滯性(viscosity)與弛豫效應(relaxation)吸收聲波能量,將其轉換成熱能。吸收係數與頻率正相關,頻率越高、吸收越多、產熱越顯著,是超音波治療性熱效應及生物安全評估的核心機制。
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完整詳解
Pro · 無限重點 超音波在生物組織中產生熱能,最主要機制是「吸收作用(Absorption)」,聲波能量被組織吸收後轉化為熱能,與聲阻抗、速度、反射折射無直接關聯。
記口訣:「吸收→熱」。聲波穿越組織時,能量被介質分子吸收並轉為熱,這就是超音波熱效應的核心,其他選項均不直接產熱。
逐選項分析
A✕ 陷阱
聲阻抗(Acoustic Impedance)是介質密度與聲速的乘積,決定聲波在兩介質界面的反射/透射比例,影響的是波的傳遞效率,不直接造成組織熱能產生。考生常誤以為阻抗大→能量損失→產熱,但阻抗不匹配主要導致反射,不等於被吸收轉熱。
B✓ 正確
吸收作用(Absorption)是超音波熱效應的直接原因。組織中的分子因黏滯性(viscosity)與弛豫效應(relaxation)吸收聲波能量,將其轉換成熱能。吸收係數與頻率正相關,頻率越高、吸收越多、產熱越顯著,是超音波治療性熱效應及生物安全評估的核心機制。
C✕
音波速度(Speed of Sound)在軟組織中約 1540 m/s,主要影響影像重建時的深度計算(飛行時間法),不直接決定能量被組織吸收轉化為熱能的程度。速度快不代表產熱多。
D✕
反射(Reflection)與折射(Refraction)發生在介質界面,反射波返回換能器用於成像,折射改變波行進方向。這兩者都是聲波方向/強度的重新分配,不代表能量被組織吸收並轉化為熱,與熱能產生無直接關係。
超音波與生物組織交互作用比較
| 作用機制 | 發生位置 | 主要結果 | 與熱能關係 |
|---|
| 吸收 Absorption | 整個傳播路徑 | 聲能→熱能 | ★ 直接產熱 |
| 反射 Reflection | 介質界面 | 回波→成像 | 無 |
| 折射 Refraction | 介質界面 | 方向改變 | 無 |
| 散射 Scattering | 小於波長的結構 | 多方向散射 | 間接少量 |
| 聲阻抗 Impedance | 介質特性 | 決定反射率 | 無 |
最常見陷阱:誤選「聲阻抗」。考生直覺認為「阻力大→能量損失→產熱」,但聲阻抗大的界面主要造成反射(能量彈回),而非被組織吸收轉熱。吸收才是讓能量真正「留在」組織裡並轉成熱的機制,兩者路徑完全不同。