114年:醫物幅安(2)
下列何種超音波之換能器陣列，無法進行連續射束掃描（sequencing beam scanning）？
A線性陣列（linear array）
B凸面陣列（convex array）
C相位陣列（phased array）
D扇形陣列（vector array）
詳細解析
本題觀念：
在超音波物理與儀器學中，陣列換能器（array transducers）控制超音波射束（ultrasound beam）掃描的方式主要分為兩種核心機制：連續/循序（Sequencing）與相位（Phasing）。
- 連續射束掃描（Sequencing）：將換能器上呈直線或弧線排列的壓電晶體分成多個小組（groups）。系統會依序激發不同小組的晶體（例如：先激發第1-10個，接著激發第2-11個，依此類推），使超音波射束在換能器表面上依序平移，完成掃描。
- 相位掃描（Phasing）：每次發射超音波時，會「同時」激發換能器上的「所有」晶體，但給予各個晶體極微小、經過精算的時間差（time delays，即相位差）。藉由改變時間差的排列，能電子化地改變波前（wavefront）的方向，進而控制射束的偏轉（steering）與聚焦（focusing）。
選項分析
- (A) 線性陣列（linear array）：操作原理是將排列成直線的晶體依序分組激發，使其產生互相平行的掃描線，最終形成矩形（rectangular）影像。此種運作方式即為典型的連續射束掃描（sequencing）。故此選項不選。
- (B) 凸面陣列（convex array）：操作原理與線性陣列完全相同，同樣利用依序分組激發的連續射束掃描（sequencing）技術。差異僅在於晶體排列的物理形狀為弧面，因此產生的掃描線會呈放射狀發散，形成寬廣的扇面影像。故此選項不選。
- (C) 相位陣列（phased array）：此探頭的晶體排列緊密且體積小。在形成每一條掃描線時，必須同時激發探頭上的所有晶體，純粹依賴施加不同的時間差（phasing）來控制射束的偏轉角度與聚焦深度，掃描線由同一個原點向外散射。由於它沒有「分組平移激發」的機制，因此無法進行連續射束掃描（sequencing beam scanning）。故此為正確選項。
- (D) 扇形陣列（vector array）：為結合了 sequencing 與 phasing 兩種技術的換能器。它會像線性陣列一樣依序激發晶體小組（sequencing）來平移發射原點，同時又對小組內的晶體加上時間差（phasing）來控制射束偏轉，最終產生梯形（trapezoidal）或平頂扇形的影像。既然其運作過程包含了 sequencing，就代表它可以進行連續射束掃描。故此選項不選。
答案解析
正確答案為 (C) 相位陣列（phased array）。 連續射束掃描（sequencing beam scanning）的核心定義在於「依序切換激發的晶體群組」來改變超音波射束的發射位置。線性陣列（Linear array）、凸面陣列（Convex array）以及扇形陣列（Vector array）在成像過程中，皆有使用到循序切換晶體群組的機制。唯獨相位陣列（Phased array）在發射每一束超音波時，都會動用到陣列中的所有晶體元素，僅靠改變電子時間延遲（electronic time delays）來掃描與轉向，完全沒有使用 sequencing 的機制。
核心知識點
醫事放射師國考在超音波儀器學中，常考驗考生對於各種換能器（Transducer arrays）的發聲原理與影像特徵的配對。考生必須熟記：
- Linear sequenced array：使用 sequencing，產生矩形影像。
- Convex sequenced array：使用 sequencing，產生曲面/廣角扇形影像。
- Phased array：使用 phasing（無 sequencing），產生扇形（sector）影像，全晶體同時激發。
- Vector array：結合 sequencing 與 phasing，產生梯形（trapezoidal）影像。
- Annular phased array（環狀陣列）：以同心圓排列，利用 phasing 進行二維聚焦，但無法使用電子偏轉掃描（需配合機械式掃描）。
臨床重要性
Phased array（相位陣列）探頭的臨床優勢在於其接觸面（footprint）非常小。這種設計極度適合用於心臟超音波（Echocardiography），因為探頭可以輕鬆放置在狹窄的肋骨間隙（intercostal spaces）中，並利用 phasing 的電子偏轉技術，在深部組織展開成極寬廣的扇形視野，避免肋骨造成的超音波假影（acoustic shadowing）。