114年:放射器材(1)

下列有關利用都卜勒(Doppler)超音波測量血流流向與流速的敘述,何者錯誤?

A流向探頭的超音波回音,其波長會變大
B流向探頭的超音波回音,其頻率會變大
C流速越快的血流,其回音的頻率改變越大
D血流行進方向與超音波行進方向垂直的區域,無法使用超音波測量流速

詳細解析

本題觀念:

本題測驗醫事放射師對超音波都卜勒效應(Doppler effect)基本物理原理的理解。都卜勒效應是指當聲源、接收器或反射體(在超音波檢查中通常為血液裡的紅血球)之間存在相對運動時,所接收到的超音波回音頻率與原始發射頻率之間會產生頻率偏移(Doppler shift)。

選項分析

  • A: 流向探頭的超音波回音,其波長會變大 錯誤。根據都卜勒效應,當反射體(紅血球)朝向探頭移動時,反射的回音信號波前(wavefront)會被壓縮,導致探頭接收到的回音頻率(Frequency)變高(即正頻移)。由於超音波在人體軟組織中的傳播速度(cc)被視為固定常數(約 1540 m/s),根據波速公式 c=f×λc = f \times \lambda,當頻率(ff)變大時,波長(λ\lambda)必然變小(變短),而非變大。

  • B: 流向探頭的超音波回音,其頻率會變大 正確。同上述物理原理,當血流流向探頭時,單位時間內探頭接收到的波數增加,因此接收到的頻率會大於發射頻率,這稱為正都卜勒頻移(positive Doppler shift)。

  • C: 流速越快的血流,其回音的頻率改變越大 正確。都卜勒頻移的公式為 Δf=2f0vcosθc\Delta f = \frac{2 f_0 v \cos\theta}{c}

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