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)111 年第 31 題單選題
超音波在組織中傳遞時,絕大部分的訊號衰減效應,是由下列何項因素來貢獻?
C正確答案
超音波在人體組織中傳遞時,訊號衰減主要由「組織吸收作用」貢獻(約佔60-80%),熱能轉換是最大損耗來源,散射與反射僅為次要因素。
為什麼答案是 C
組織吸收作用(absorption)是超音波衰減最主要的機制,約佔總衰減量的60-80%。超音波能量透過組織分子間的黏性摩擦(viscous friction)與弛豫過程(relaxation)轉換為熱能而損耗。頻率越高,吸收越顯著,這也是為何高頻探頭穿透深度較淺。
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完整詳解
Pro · 無限重點 超音波在人體組織中傳遞時,訊號衰減主要由「組織吸收作用」貢獻(約佔60-80%),熱能轉換是最大損耗來源,散射與反射僅為次要因素。
記住口訣:「吸收為王」。超音波能量大部分被組織分子摩擦轉為熱,反射與散射只占小部分,聲場發散是幾何效應不算真正衰減。
逐選項分析
A✕ 陷阱
散射(scattering)發生於超音波遇到比波長小的微小結構時,能量向四面八方分散。雖然散射確實造成衰減,但其貢獻量遠小於組織吸收作用,尤其在低頻時更不顯著。考生常誤以為散射是主因,實為陷阱選項。
B✕
反射(reflection)發生於兩個不同聲阻抗介質的界面,能量一部分回傳形成回波訊號,這正是超音波成像的原理基礎。但反射能量通常僅佔入射能量的一小部分,且只發生在界面處,對整體衰減貢獻有限。
C✓ 正確
組織吸收作用(absorption)是超音波衰減最主要的機制,約佔總衰減量的60-80%。超音波能量透過組織分子間的黏性摩擦(viscous friction)與弛豫過程(relaxation)轉換為熱能而損耗。頻率越高,吸收越顯著,這也是為何高頻探頭穿透深度較淺。
D✕
聲場發散(beam divergence/diffraction)指超音波束在傳遞過程中因繞射效應而擴散,導致單位面積能量密度下降。這屬於幾何效應,並非真正的能量損耗(能量守恆),通常不被歸類為衰減的主要貢獻因素,而是歸屬於幾何衰減。
超音波訊號衰減機制比較
| 衰減機制 | 物理原理 | 貢獻比例 | 頻率關係 |
|---|
| 組織吸收 | 分子摩擦→熱能轉換 | 最大(60-80%) | 頻率↑ 吸收↑ |
| 散射 | 遇微小結構向四散 | 中等 | 頻率↑ 散射↑ |
| 反射 | 界面聲阻抗差異 | 較小(界面才發生) | 與頻率關係較小 |
| 聲場發散 | 幾何擴散,非能量損耗 | 幾何效應非真正衰減 | 近場/遠場影響 |
考生常混淆「散射」與「吸收」哪個是主因。散射雖然直觀上感覺「能量到處跑」很厲害,但實際上組織分子摩擦產生的熱能轉換(吸收)才是最大宗的能量損耗。另一陷阱是聲場發散,它看起來像衰減,但本質上只是幾何擴散,能量並未真正消失,不應視為主要衰減機制。