110年:醫物幅安(2)

若超音波的脈衝頻率由 8 kHz 改成 6 kHz ,兩者的最大穿透深度各約為幾公分及畫面率( frame rate )的變化為何?

A5、10、升高
B9、13、降低
C7、15、升高
D13、 15、降低

詳細解析

本題觀念:

本題測驗超音波物理學中「脈衝重複頻率(Pulse Repetition Frequency, PRF)」、「最大穿透深度(Maximum Depth)」以及「畫面更新率(Frame Rate)」三者之間的物理與數學關係。了解這些參數的相互連動,是超音波儀器操作及影像最佳化(Image Optimization)的基礎。

選項分析

  • (A) 5、10、升高:根據公式計算出的最大穿透深度應分別約為 9.6 cm 與 12.8 cm。且 PRF 下降會導致畫面率降低而非升高。故此選項錯誤。
  • (B) 9、13、降低:代入深度計算公式 Dmax=77,000PRFD_{max} = \frac{77,000}{PRF},當 PRF = 8 kHz 時,深度約為 9.625 cm(選項取近似保守值 9 cm);當 PRF = 6 kHz 時,深度約為 12.83 cm(近似 13 cm)。此外,PRF 變小代表每秒發射與接收的脈衝循環數減少,在畫面掃描線數(Line density)不變的情況下,畫面率必然降低。此選項的數值與物理趨勢最為吻合,故正確。
  • (C) 7、15、升高:深度數值計算完全錯誤,且畫面率的變化趨勢亦錯誤。故此選項錯誤。
  • (D) 13、15、降低:深度的數值不符合 8 kHz 與 6 kHz 換算之結果。故此選項錯誤。

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