106年:放射診斷(2)

超音波在下列何種介質行進時,其音波阻抗( acoustic impedance )最大?

A空氣
B血液
C軟組織
D骨骼

詳細解析

本題觀念:

音波阻抗(acoustic impedance, Z)是超音波物理學的核心參數,決定了超音波在不同介質界面的反射與透射比例。其公式為:

Z=ρ×cZ = \rho \times c

其中 ρ\rho 為介質密度(kg/m3\text{kg/m}^3),cc 為音速(m/s\text{m/s})。密度越高、音速越快的介質,音波阻抗越大。

選項分析

(A) 空氣 — 音波阻抗極低。空氣密度極小(ρ1.2 kg/m3\rho \approx 1.2 \ \text{kg/m}^3),音速約 330 m/s,Z0.0004 MRaylZ \approx 0.0004 \ \text{MRayl},為所有選項中最低。

(B) 血液 — 音波阻抗介於軟組織範圍內,約 1.61 MRayl,屬中等值。

(C) 軟組織 — 人體軟組織音波阻抗平均約 1.5–1.7 MRayl,與血液接近,屬中等範圍。

(D) 骨骼 — 正確。骨骼密度高(ρ1900 kg/m3\rho \approx 1900 \ \text{kg/m}^3)且音速快(c3500 m/sc \approx 3500\ \text{m/s}),因此骨骼的音波阻抗最大,約 6–7 MRayl,遠高於軟組織與空氣。

答案解析

各介質音波阻抗比較(由低至高):

| 介質 | 密度(kg/m³) | 音速(m/s) | Z(MRay

...(解析預覽)...