107年:放射器材(1)
一超音波探頭的聚焦區聲束寬( beam width )為1 mm ,用來掃描兩個直徑為 1.2 mm ,同樣深度但水平間隔距離為1.5 mm 的物體。假如此兩物體在影像中無法被解析,下列何者是最可能的原因?
A聲速假設為 1,540 m/s 的緣故
B兩物體落在探頭遠場發散處
C組織溫度效應
D病人測量時的呼吸影響
詳細解析
本題觀念:
超音波的側向解析度(lateral resolution)等同於當前掃描深度的聲束寬度(beam width)。在聚焦區(focal zone)以內,聲束窄;在遠場(far field / Fraunhofer zone)中,聲束隨深度增加而發散(divergence),導致有效聲束寬度超過兩物體間的間距,進而無法分辨相鄰目標。
本題情境:聚焦區聲束寬度 = 1 mm,兩物體的直徑 = 1.2 mm,水平間距 = 1.5 mm。在聚焦區內,中心至中心距離約為 (邊緣至邊緣 1.5 mm),聲束寬 1 mm 理論上可分辨兩物體。然而題目指出「無法被解析」,最可能的原因是這兩個物體位於遠場發散區,此時實際聲束寬度已超過 1.5 mm 的間距。
選項分析
(A) 聲速假設為 1,540 m/s 的緣故 — 超音波系統預設組織聲速為 1,540 m/s,若實際聲速偏差,會造成深度估算誤差或影像失真(artifact),但不會直接導致側向解析度無法分辨兩個相鄰目標。聲速假設誤差主要影響軸向定位精確度,不影響側向分辨能力。
(B) 兩物體落在探頭遠場發散處 — 正確答案。聲束寬度在焦點以外(遠場)隨深度發散增大。當聲束寬度大於兩物體之間的間距(1.5 mm)
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