115年:放射器材(2)

超音波彈性造影的原理,最主要為何?

A組織聲組抗之不同
B超音波散射所形成
C軟組織較硬組織容易移動
D成像的強度較高

詳細解析

本題觀念

超音波彈性造影(ultrasound elastography)主要不是利用一般 B-mode 影像的亮暗,而是觀察組織受到外力或聲能後產生多少位移、應變或剪切波變化,藉此推估組織的軟硬程度。本題把原理用很直白的方式表達:在相近施力下,軟組織比較容易變形和移動,硬組織的變形較少,因此選 C。理解「施力相同時,位移大小反映硬度差異」比死背影像顏色更重要。

一般超音波影像主要利用回波的反射、散射與振幅形成灰階;彈性造影則在這些回波訊號的基礎上,進一步比較施力前後的變化,或追蹤聲輻射力造成的剪切波傳播。組織越硬,對相同應力的變形越小;組織越軟,會出現較大的應變或位移,系統再把這些力學差異轉成彈性圖。

選項分析

A.組織聲阻抗之不同:不正確。聲阻抗是組織密度與聲速的乘積,兩種組織的聲阻抗不連續會造成界面反射,主要影響一般超音波的回音強度與組織邊界。它可以影響超音波影像的亮暗,但不是彈性造影判斷軟硬度的主要力學原理。

B.超音波散射所形成:不正確。組織內微小結構造成的散射回波,可以提供 B-mode 影像的紋理與回音資訊;然而彈性造影要量測的是施力後的位移、應變或剪切波速度。散射是訊號來源和追蹤手段之一,不是「組織硬度如何被估計」的核心答案。

C.軟組織較硬組織容易移動:正確。在相同或可比較的外力下,軟組織的彈性模數較低,較容易被壓縮、拉伸或推移,因而出現較大的位移與應變;硬組織抵抗變形,位移相對較小。應變式彈性造影會比較施力前後的訊號或影像位置,利用這個差異建立相對軟硬度分布,符合題目所問的主要原理。

D.成像的強度較高:不正確。成像強度或回音振幅是灰階亮度相關的量,受反射、散射、衰減、增益與儀器設定影響,不能直接等同於組織的彈性或硬度。硬組織有時可能較亮,但「較亮」不是彈性造影的基本物理判準。

答案解析

彈性造影的核心概念可用應力、應變與彈性模數說明。應力是施加在組織上的力量,應變是組織相對原來形狀的變形程度;在相同應力下,應變越大,通常代表組織越柔軟,應變越小則代表組織越硬。系統以連續超音波追蹤組織中的回波圖樣,計算施力前後的位移差,再把位移或應變差異映射成影像。

應變式彈性造影常由探頭輕微壓迫組織,也可利用呼吸、心搏或自然生理運動產生相對變形。畫面通常呈現相對彈性分布,並非單靠一般灰階亮度。剪切波彈性造影則用聲輻射力在組織內產生剪切波,量測波的傳播速度;硬組織的剪切波速度通常較快,軟組織較慢。兩種方法的操作方式不同,但共同點都是把組織的機械反應轉成軟硬度資訊。

本題選項中的「容易移動」是考試用的簡化說法,應理解成在可比較的外力或聲能刺激下,軟組織產生較大位移或應變,而不是說所有軟組織都會自行移動,也不是把血流造成的運動當成彈性。A、B、D 分別混淆了界面反射、散射回音和灰階強度;只有 C 直接指出彈性造影要測量的力學差異,因此答案為 C。

核心知識點

一、彈性造影是利用組織受力後的機械反應評估軟硬度,常見量測量包括位移、應變、剪切波速度與彈性模數。

二、相同應力下,軟組織變形較大、位移較大;硬組織抵抗變形,位移或應變較小。

三、應變式方法主要比較壓迫前後的位移或形變;剪切波方法則由波速推估組織硬度,硬組織通常有較高波速。

四、聲阻抗差異主要造成界面反射,散射主要提供組織回音與紋理,成像強度則是顯示亮度相關量,三者都不是本題所問的主要彈性原理。

五、判讀彈性圖時仍要注意探頭壓迫、組織深度、聲束方向、病人呼吸與 ROI 位置等因素;技術條件會影響數值,但不改變「力學反應反映軟硬度」的核心概念。

參考資料

  1. Principles of ultrasound elastography
  2. Ultrasound elastography for musculoskeletal applications
  3. Ultrasound elastography: principles, techniques, and clinical applications