110年:醫物幅安(1)
下列何種器官,超音波在其中所產生的波速( speed )最低?
A肝臟
B肺臟
C骨頭
D腎臟
詳細解析
本題觀念:
本題測驗的核心觀念為超音波物理學中,超音波在不同介質裡的「傳播速度(Propagation speed,或稱聲速)」。超音波在介質中的傳播速度主要取決於該介質的硬度(Stiffness / Bulk modulus)與密度(Density)。其物理公式為 (其中 為聲速, 為介質的硬度, 為密度)。一般而言,介質的硬度對聲速的影響遠大於密度,因此超音波的傳播原則為:在固體(如骨骼)中傳遞最快,在液體與軟組織中次之,在氣體(如空氣)中傳遞最慢。
選項分析
- (A) 肝臟(Liver):肝臟屬於實質軟組織,超音波在軟組織中的平均傳播速度約為 1540 m/s(肝臟實測約為 1540 ~ 1555 m/s),速度中等。
- (B) 肺臟(Lung):正確。肺臟內部充滿了空氣(氣體),而超音波在空氣中的傳遞速度非常慢(約 330 ~ 340 m/s)。整體而言,超音波在充滿空氣的肺臟組織中的平均波速約為 500 ~ 600 m/s,是人體主要器官中聲速最低的。
- (C) 骨頭(Bone):骨頭為固體,具有極高的硬度(Stiffness)。超音波在顱骨或皮質骨中的傳播速度可高達 3000 ~ 4080 m/s 以上,是人體中聲速最高的組織。
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