115年:(醫檢)病生理(2)

超音波偵測的原理順序,下列何者正確?

A電子脈衝→超音波→物體反射超音波→接收→放大→顯示圖形
B超音波→電子脈衝→物體反射超音波→接收→放大→顯示圖形
C超音波→物體反射超音波→電子脈衝→接收→放大→顯示圖形
D超音波→物體反射超音波→接收→電子脈衝→放大→顯示圖形

詳細解析

本題觀念

超音波檢查不是先有聲波、再想辦法把它記錄下來,而是由儀器先產生電性驅動訊號。探頭內的壓電換能器受到電子脈衝刺激後,將電能轉成高頻超音波;聲波進入人體並在不同組織交界反射,回波再由探頭接收並轉回電訊號,經過放大與處理後才形成影像。

因此,本題要辨認的是「發射端先做什麼、接收端後做什麼」。發射端的電子脈衝先於超音波,接收回波後才進行訊號放大、分析及影像顯示,完整順序為 A。

選項分析

A. 電子脈衝→超音波→物體反射超音波→接收→放大→顯示圖形:正確。 儀器先送出電子脈衝,驅動探頭中的壓電晶體振動並產生超音波。超音波在人體組織中傳播,遇到聲學性質不同的界面會產生回波;探頭接收回波後,將機械振動轉成電訊號,再由接收電路放大與處理,最後依回波的強度及返回時間計算並顯示影像。

B. 超音波→電子脈衝→物體反射超音波→接收→放大→顯示圖形:錯誤。 超音波不是在沒有電子驅動的情況下先獨立產生。對診斷用超音波而言,電子脈衝是啟動壓電換能器的起點,換能器才將電能轉為聲能,因此兩者先後順序顛倒。

C. 超音波→物體反射超音波→電子脈衝→接收→放大→顯示圖形:錯誤。 這個順序把電子脈衝放到回波反射之後。實際上,電子脈衝在發射階段已經先驅動探頭;回波抵達探頭後,接收的是聲波,之後才由壓電元件把它轉成接收用的電訊號。

D. 超音波→物體反射超音波→接收→電子脈衝→放大→顯示圖形:錯誤。 回波被探頭接收後,必須先完成聲電轉換,再由接收電路進行放大、濾波與其他訊號處理。電子脈衝不是在接收回波後才突然出現的顯示步驟;它在前端已負責啟動超音波發射。

答案解析

答案為 A。可以把超音波系統分成兩段理解:第一段是發射,電子脈衝驅動壓電換能器產生超音波;第二段是接收,組織反射的回波回到探頭後,換能器將聲波轉回電訊號,系統再放大、分析並顯示。

回波抵達的時間可反映反射界面的深度,回波強度則與組織界面的聲學差異有關。儀器把這些電訊號轉成像素亮度與位置,才得到可供判讀的影像。故 A 完整保留了發射、反射、接收、訊號處理及顯示的先後關係。

核心知識點

  1. 壓電效應: 發射時,電子脈衝使壓電元件振動並產生超音波;接收時,回波造成元件振動,再轉成電訊號。
  2. 發射順序: 電子脈衝先於超音波,不能把聲波當成儀器流程的起點。
  3. 接收順序: 回波先被探頭接收並完成聲電轉換,接著才由電路放大、濾波及分析。
  4. 影像形成: 回波返回時間提供深度資訊,回波強度提供亮暗資訊,兩者整合後形成影像。
  5. 快速判斷法: 看到選項時,先找「電子脈衝」是否位於最前端,再確認「接收、放大、顯示」是否依序位於回波之後;符合者即為 A。

參考資料

  1. Ultrasound — Merck Manual Professional Edition
  2. Ultrasound principles and instrumentation — PMC
  3. Ultrasound Imaging — FDA
  4. Ultrasonic transducers for medical diagnostic imaging — PubMed(PMID: 30603155)