110年:放射器材(1)

工作頻率為 10 MHz ,流速為 10 cm/s ,都卜勒角度為 0° 時,都卜勒位移為 1.30 kHz 。若都卜勒角度由 0° 增加至60°,則都卜勒位移變為多少 kHz ?

A1.30
B1.12
C0.65
D0.03

詳細解析

本題觀念:

本題測驗的核心概念為超音波物理學中的都卜勒方程式(Doppler Equation)。在超音波檢查中,當聲波遇到移動中的紅血球時,反射回來的頻率會發生改變,此頻率變化稱為都卜勒位移(Doppler shift)

都卜勒位移的數學關係式為: Δf = [2 × f₀ × v × cos(θ)] / c

其中:

  • Δf:都卜勒位移(Doppler shift)
  • f₀:超音波探頭的工作頻率(Operating frequency)
  • v:血流速度(Flow velocity)
  • θ:都卜勒角度(Doppler angle),即超音波聲束與血流方向的夾角
  • c:超音波在人體軟組織中的聲速(約為 1540 m/s)

由此公式可知,在工作頻率 (f₀)、血流速度 (v) 與組織聲速 (c) 皆為定值的情況下,都卜勒位移與都卜勒角度的餘弦值(cos(θ))成正比。

選項分析

  • (A) 1.30:錯誤。這是當都卜勒角度為 0°(cos 0° = 1)時的都卜勒位移。當角度增加至 60° 時,cos(θ) 的值會下降,因此都卜勒位移必定會小於 1.30 kHz。
  • (B) 1.12:錯誤。若都卜勒角度為 30°,cos(30°) 約為 0.866。此時都卜勒位

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