承上題【使用脈衝重複頻率（ pulse repetition frequency, PRF ）為 10 kHz 、單聚焦點（ single focus ）之超音波進行掃描，若每畫面掃描線數（ lines per frame ）為 50 ，則儀器可輸出最高畫面更新率（ frame rate ）為多少 Hz ？】，若欲探查皮下 15.4 cm 深處之結構，在不產生範圍模糊假影（ range ambiguity artifacts ）的前提下，儀器可輸出之最高畫面更新率（ frame rate ）降低為多少 Hz ？

本題觀念：

本題測驗超音波物理學中「探測深度（Depth）」、「脈衝重複頻率（Pulse Repetition Frequency, PRF）」以及「畫面更新率（Frame Rate）」之間的數學關聯與物理限制。同時，必須理解「範圍模糊假影（Range ambiguity artifact）」的成因與預防方式。

在超音波成像中，為了準確定位組織的深度，探頭在發射一個脈衝波（Pulse）後，必須等待該脈衝波抵達最深處並產生回音（Echo）完全返回探頭後，才能發射下一個脈衝波。如果脈衝重複頻率（PRF）設定太高，導致發射間隔時間（脈衝重複週期, PRP）過短，前一個脈衝波在深部組織產生的回音會在下一個脈衝波發射後才抵達。這會導致儀器將這些延遲抵達的深部回音，誤認成是由第二個脈衝波所產生的淺部回音，進而在影像的淺部區域產生虛擬的假影，此現象即稱為「範圍模糊假影（Range ambiguity artifact）」。

選項分析

本題中，欲探查皮下 15.4 cm 深處之結構，代表超音波必須在此深度來回傳遞。

• 已知條件：
  • 目標深度（Depth, $D$） = 15.4 cm = 0.154 m
  • 每畫面掃描線數（Lines per frame, $LPF$） = 50
  • 單聚焦點（Single focus, $n$） = 1
  • 軟組織平均聲速

...（解析預覽）...