114 專技高考高等考試 醫事放射師 放射線器材學(包括磁振學與超音波學)(第二次) 考古題詳解

114 年・專技高考・高等考試・醫事放射師
試題代碼 放射線器材學(包括磁振學與超音波學)(第二次)

第 1 題

XX 光管中用於集中電子射束之聚焦杯(focusing cup)之電性為何?

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核心觀念

X 光管的聚焦杯(focusing cup)位於陰極端,環繞燈絲。燈絲加熱後放出電子,電子受陽極正電位吸引而朝陽極移動;聚焦杯則利用其電場,限制電子束的橫向擴散,使電子集中通過陽極靶面的預定區域。

聚焦杯相對於陰極燈絲帶直流負電壓。由於電子帶負電,聚焦杯的負電場會排斥電子,使電子束向內聚集。

解題方法

判斷聚焦杯電性時,先看它的功能是「集中電子射束」,再判斷電子所受的靜電力方向。帶負電的電子受到負電荷排斥,因此聚焦杯的負電位能將電子束由兩側推向中心,達到聚焦效果。

選項分析

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第 2 題

XX 光機使用之整流器設計中,下列何者具有最佳的 XX 光產生效率?

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核心觀念

本題考整流器輸出電壓波形對 X 光產生效率的影響。X 光管的 X 光產生效率會隨管電壓上升而增加;在相同設定的最高管電壓下,管電壓越接近平穩直流,平均管電壓越高,電子獲得的平均能量越大,X 光產生效率也越佳。

整流器會把交流電轉換成供 X 光管使用的脈動直流電。不同整流方式的輸出波形平滑程度不同,通常效率由低至高為:

半波整流<全波整流<三相整流<高頻整流\text{半波整流} < \text{全波整流} < \text{三相整流} < \text{高頻整流}

解題方法

比較各選項的管電壓波形即可。半波與全波整流的輸出脈動較大;三相六波整流能降低脈動;高頻整流的電壓脈動更小,管電壓較接近平穩直流。因此,在一般 X 光機整流設計的比較中,高頻整流具有最佳的 X 光產生效率。

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第 3 題

下列何者為最常用於電腦放射攝影(computed radiography, CR)片匣中之增感屏磷光體材料?

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核心觀念

本題考電腦放射攝影(computed radiography, CR)片匣內影像板的磷光體材料。CR 使用可光激發磷光體(photostimulable phosphor, PSP)記錄 X 光資訊;曝光後形成的潛影,經雷射掃描會釋出光訊號,再轉換成數位影像。

常用材料為銪活化氟溴化鋇,寫作 BaFBr:Eu\mathrm{BaFBr:Eu}。

解題方法

先分辨各選項所屬的影像接收材料:

  • CR 影像板使用能儲存並經雷射刺激釋光的磷光體。
  • 傳統增感屏使用能把 X 光轉成可見光的螢光體。
  • 傳統 X 光底片乳劑則使用鹵化銀感光材料。

依此判斷,BaFBr:Eu\mathrm{BaFBr:Eu} 是 CR 影像板的代表性材料。

選項分析

  • (A) 氟溴化鋇:銪(BaFBr:Eu\mathrm{BaFBr:Eu})—正確。 這是 CR 影像板常用的可光激發磷光體。銪為活化劑,材料曝光後儲存能量,受雷射刺激時釋出光訊號。
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第 4 題

使用楔形濾器(wedge filter)進行足部 XX 光照射時,下列何者正確?

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核心觀念

足部照射使用楔形濾器,是利用濾器厚薄不同造成不同程度的光子衰減,調整足部各處的曝光量。楔形濾器的厚端吸收較多 X 光,薄端吸收較少,因此薄端一側的光子通量較高。

足部的跟部較厚、腳尖較薄。為使厚薄不同的部位獲得較均勻的曝光,應讓足部較厚的跟部對應楔形濾器較薄的一側,讓較薄的腳尖對應濾器較厚的一側。

解題方法

先比較足部與楔形濾器各處的厚薄,再配對:

  • 足部厚處(跟部)需要較多 X 光穿透,對應楔形濾器薄端。
  • 足部薄處(腳尖)不需要同樣多的光子,對應楔形濾器厚端。
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第 5 題

乳房攝影合適的 source-to-image receptor distance(SID)距離是多少?

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核心觀念

SID(source-to-image receptor distance,焦點至影像接收器距離)是從 X 光管焦點到影像接收器平面的距離。乳房攝影使用專用短距離攝影設備,常見 SID 約為 60∼65 cm60\sim65\ \mathrm{cm},因此合適的選項落在 50∼80 cm50\sim80\ \mathrm{cm} 範圍內。AAPM Report No. 29

解題方法

先辨認題目問的是乳房攝影設備的 SID,而非一般診斷 X 光攝影常見的較長焦點至影像距離。乳房攝影 SID 約 60∼65 cm60\sim65\ \mathrm{cm},與選項 (A) 的範圍相符,故選 (A)。

選項分析

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第 6 題

比較不同時間的影像變化,以兩個相連時段的影像相減,所得影像是對比劑在體內隨時間的變化,此種技術為 DSA 血管影像中之何種模式?

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核心觀念

本題考查數位減影血管攝影(digital subtraction angiography, DSA)的減影模式。DSA 將影像數位化後相減,以凸顯血管內對比劑造成的訊號變化。不同模式的差別,在於拿哪一張影像作為相減基準。

解題方法

題幹的關鍵是「兩個相連時段的影像相減」:系統將時間上相鄰的連續影像互相比較,呈現對比劑隨時間流動、濃度改變的情形。這種以相鄰時間影像作差的模式稱為 time-interval difference(TID)mode,時間間隔差異模式。

可用影像差值表示為:

Dt(x,y)=It(x,y)−It−Δt(x,y)D_t(x,y)=I_t(x,y)-I_{t-\Delta t}(x,y)

其中 ItI_t 是目前時點影像,It−ΔtI_{t-\Delta t} 是前一相鄰時點影像;差值主要反映兩時點間對比劑的變化。

選項分析

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第 7 題

下列何者最不常用於 XX 光血管攝影?

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核心觀念

本題在考 XX 光血管攝影常用的器材,以及顯影劑與血管介入器材的用途差異。血管攝影以 XX 光透視或攝影觀察注入血管內顯影劑後的血管影像;導絲、氣球導管及血管支架則常用於血管介入治療。

解題方法

逐一判斷各選項是否為血管攝影或介入治療常用物品:

  • 導絲用來引導導管沿血管前進。
  • 氣球導管用來擴張狹窄血管。
  • 支架用來支撐血管、維持血管腔通暢。
  • Gadolinium(釓)常作為磁振造影的對比劑;一般 XX 光血管攝影則使用含碘對比劑。

題目問「最不常用於 XX 光血管攝影」,因此選出與其他三項用途不同的對比劑。

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第 8 題

在乳房攝影上,下列何種靶材/濾片不建議使用?

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核心觀念

乳房攝影使用適當的靶材/濾片組合,目的是形成能穿透乳房、又保有影像對比的 X 光能譜。常見組合包括 Mo/Mo、Mo/Rh、Rh/Rh,以及數位乳房攝影常用的 W/Rh、W/Ag。靶材產生的特性 X 光與濾片的 K 吸收邊需相互配合;組合方向不能任意對調。

解題方法

逐一比對選項是否為乳房攝影中常見且合適的組合。A、C、D 都是常見組合;B 將 Rh 靶材搭配 Mo 濾片,Mo 濾片的 K 吸收邊約為 20.0 keV20.0\ \mathrm{keV},而 Rh 的特性 X 光約為 20.2 keV20.2\ \mathrm{keV} 與 22.7 keV22.7\ \mathrm{keV}。Mo 濾片會強烈衰減高於其 K 邊的光子,因而不利於保留 Rh 靶材所需的特性 X 光,這種反向搭配不建議使用。

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第 9 題

關於乳房攝影的輻射劑量,下列敘述何者錯誤?

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核心觀念

乳房攝影常用平均乳腺劑量(mean glandular dose, MGD)評估乳腺組織所受劑量。乳腺劑量不是直接量測,而是由入射空氣克馬乘上轉換因子估算:

Dg=Ki×DgND_g = K_i \times D_{gN}

其中 KiK_i 為入射空氣克馬,DgND_{gN} 為標準化乳腺劑量轉換因子,用來將入射空氣克馬換算為平均乳腺劑量;其數值會受 X 光束品質(如 kVp、HVL)及乳房厚度等條件影響。

解題方法

先辨認 DgND_{gN} 的物理意義,再判斷其餘選項對曝光條件改變與劑量的描述。若選項把 DgND_{gN} 說成「平均乳腺曝露轉換成表面皮膚劑量」,就與其實際用途不符。

選項分析

  • (A) 錯誤。 DgND_{gN} 不是把平均乳腺曝露轉換成表面皮膚劑量的因子;它是將入射空氣克馬換算為平均乳腺劑量的轉換因子。
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第 10 題

目前臨床上 CT 常用管電流自動調控方法以降低病患輻射劑量,如圖為某一病患掃描情況,其中橫軸為 zz 軸(頭到腳的方向)相對距離,縱軸為有效 mAs 輸出,此結果是利用那一種管電流自動調控方法?

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核心觀念

本題考 CT 管電流自動調控(automatic tube current modulation, ATCM)的方向。系統會依病人不同位置的衰減程度調整管電流,以兼顧影像品質與輻射劑量。

常見調控方式包括:

  • 角度調控:管電流隨 X 光管旋轉角度改變。
  • 縱向調控:管電流沿病人頭腳方向,也就是 zz 軸,隨掃描位置改變。
  • 角度-縱向調控:同時依旋轉角度與 zz 軸位置調整管電流。

有效 mAs 常以 mAseff=mA×旋轉時間pitchmAs_{\text{eff}}=\dfrac{mA\times\text{旋轉時間}}{\text{pitch}} 表示;本題判讀重點是圖中有效 mAs 如何隨位置變化。

解題方法

先看圖軸:橫軸標示相對距離,題幹指出此方向是 zz 軸;縱軸是有效 mAs。曲線顯示有效 mAs 隨頭腳方向不同位置而改變,代表管電流沿 zz 軸進行調控,因此屬於縱向管電流調控。

選項分析

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第 11 題

如圖是利用下列何者 3D 影像重建技術?

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核心觀念

本題考查 CT 三維影像重建技術的影像呈現特徵。腦部 CT 血管攝影中,含顯影劑的血管呈高密度;若沿觀察方向投影,保留每條投影路徑上最高的像素值,就能讓血管清楚顯示,這種方法稱為最大強度投影(maximum intensity projection,MIP)。

解題方法

觀察圖中是腦部血管攝影影像:顱內血管以明亮線條呈現,周圍軟組織細節相對不突出。這符合 MIP 的呈像方式:沿投影方向比較各體素的強度,只顯示最大值,因此高密度的顯影血管特別醒目。

選項分析

  • (A) multi-planar reformation(MPR):將原始體積資料重組成軸向、冠狀、矢狀等不同平面的切面影像。本圖呈現的是血管投影影像,不是單一重組切面。
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第 12 題

使用 multiple-slice helical CT 的 helical mode 掃描一位病人,設定 beam width 10 mm10\ \mathrm{mm},掃描時間 2020 秒,掃描速度每秒一圈,pitch 是 2.0:12.0:1。此病人大約有多少身體組織的長度被掃描到?

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核心觀念

螺旋式電腦斷層(helical CT)的掃描長度,等於每轉前進的床台距離乘上總旋轉圈數。Pitch 定義為每轉床台前進距離除以總射束寬度:

Pitch=每轉床台前進距離Beam width\text{Pitch}=\frac{\text{每轉床台前進距離}}{\text{Beam width}}

因此,每轉床台前進距離為:

每轉床台前進距離=Pitch×Beam width\text{每轉床台前進距離}=\text{Pitch}\times\text{Beam width}

解題方法

掃描時間為 2020 秒,旋轉速度為每秒一圈,所以總旋轉圈數為:

20 秒×1 圈秒=20 圈20\ \text{秒}\times 1\ \frac{\text{圈}}{\text{秒}}=20\ \text{圈}

Pitch 為 2.0:12.0:1,即 2.02.0。每轉床台前進:

2.0×10 mm=20 mm/圈2.0\times 10\ \text{mm}=20\ \text{mm/圈}

因此掃描長度為:

20 圈×20 mm/圈=400 mm20\ \text{圈}\times 20\ \text{mm/圈}=400\ \text{mm}

選項分析

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第 13 題

假設下列選項是一個圈選 3×33\times3 畫素 ROI 的水假體 CT 影像,下列何者之影像雜訊最大?

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核心觀念

CT 影像雜訊通常以均勻水假體 ROI 內 CT 值的標準差表示。標準差愈大,表示像素值偏離平均值愈多,影像雜訊愈大。

σ=1N∑i=1N(xi−xˉ)2\sigma=\sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}(x_i-\bar{x})^2}

本題每個 ROI 都有 N=9N=9 個像素。

解題方法

先求各矩陣的平均值與平方和。四個選項的像素總和皆為 00,所以平均值 xˉ=0\bar{x}=0。因此只要比較各選項的平方和:

σ=∑xi29\sigma=\sqrt{\frac{\sum x_i^2}{9}}

平方和愈大,標準差也愈大。

選項分析

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第 14 題

關於量測 computed tomography dose index(CTDI)進行品保的敘述,下列何者最不適當?

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核心觀念

CTDI(computed tomography dose index,電腦斷層劑量指標)是用來描述 CT 掃描輸出及進行設備品保的劑量指標。量測時,通常使用標準 CTDI 假體及筆形游離腔,量測掃描後的劑量分布,再依規範計算 CTDI。

常見的加權 CTDI 為:

CTDIw=13CTDI100,center+23CTDI100,periphery\mathrm{CTDI}_{w} = \frac{1}{3}\mathrm{CTDI}_{100,\mathrm{center}} + \frac{2}{3}\mathrm{CTDI}_{100,\mathrm{periphery}}

其中,中心位置與周圍位置的量測值各自代表假體內不同位置的劑量;周圍位置以較大的權重納入計算。CTDI 可用於評估掃描儀輸出與比較不同掃描條件,但不能直接當作病人實際接受的輻射劑量。

解題方法

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第 15 題

有關螺旋電腦斷層掃描(helical CT),下列敘述何者最不適當?

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核心觀念

螺旋電腦斷層掃描(helical CT)是指 X 光管球連續旋轉、病人床台同步連續移動,使射束沿人體形成螺旋形掃描軌跡。相較於逐層掃描,螺旋掃描可在短時間內取得較大範圍的連續體積資料,再經影像重建產生軸向影像或多平面影像。

解題方法

逐項檢視螺旋 CT 的特性:連續掃描能縮短檢查時間、取得連續的體積資料,並改善縱向(zz 方向)的取樣與重建能力;但病人若在掃描中移動,仍會造成運動偽影,影響影像品質。因此,聲稱影像品質不受病人移動影響的敘述最不適當。

選項分析

  • **(A) zz-direction(axial-direction)的影像解析度有效提升:適當。
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第 16 題

下列何者不是診斷用 XX 光機以準直儀(collimator)限制照野的優點?

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核心觀念

準直儀限制照野,是用鉛葉縮小 X 光束的照射範圍,讓射束只涵蓋需要成像的部位。照野縮小後,受照組織量減少,產生的散射輻射也隨之減少;散射減少可降低影像霧化、提升影像對比度。題目要找的是不屬於限制照野優點的敘述。

解題方法

逐項檢視照野縮小的直接影響:

  • 病人受照範圍減小,受照組織量下降,病人劑量可降低。
  • 受照組織量減少,產生的散射輻射減少。
  • 到達影像接收器的散射輻射減少,影像霧化降低,因此影像對比度提高。
  • 射束硬化主要與 X 光穿透物質時,低能光子較容易被吸收有關;縮小照野並不會減少這種效應。

因此,與照野限制效果無關的是「減少射束硬化」。

選項分析

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第 17 題

如圖所示為診斷用 XX 光機的成像配置,其中目標物 aa、bb 與 cc 其相同尺寸,下列敘述何者正確?

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本題考診斷用 X 光的放大率。點狀焦點發出的 X 光呈發散狀,同尺寸目標物距離焦點越近,投影到影像接收器上的影像越大。

放大率為:

M=影像尺寸物體尺寸=焦點至影像接收器距離(SID)焦點至物體距離(SOD)M=\frac{\text{影像尺寸}}{\text{物體尺寸}} =\frac{\text{焦點至影像接收器距離(SID)}}{\text{焦點至物體距離(SOD)}}

在 SID 固定時,SOD 越小,放大率越大。

解題方法

依圖判斷三個目標物與 X 光管焦點的距離:cc 最靠近焦點,bb 次之,aa 最遠。因此,cc 的 SOD 最小,放大率最大;

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第 18 題

常規診斷用 XX 光機的雙能量影像(dual-energy imaging),是將兩組不同 kVp 的掃描處理成兩張具有不同物理特性的影像,並藉由調整影像合併權重重以生成特定組織的高對比度影像,權重合併前的兩張影像各主要代表何種物理特性?

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核心觀念

本題考查常規診斷用 X 光機的雙能量影像(dual-energy imaging)。系統以兩種不同管電壓取得影像,再利用材料對不同能量 X 光的衰減差異,分離或強調特定組織。權重合併前的兩張影像,主要分別反映光電效應與康普頓效應的相對貢獻。

解題方法

光電效應對光子能量及物質原子序較敏感,低能量 X 光下的衰減差異較明顯;康普頓效應則主要與電子密度相關,在診斷能量範圍內較能反映組織密度差異。雙能量影像利用兩種能量下衰減特性的不同,形成可供加權合併的影像資訊,藉此強化或抑制特定組織。

因此,辨認題目問的是「不同物理特性」時,應找出兩種主要的光子與物質交互作用,而非影像中射線的來源或傳遞狀態。

選項分析

  • (A) photoelectric effect 與 Compton effect:正確。 這是診斷 X 光範圍內,雙能量影像用來區分材料衰減特性的兩種主要交互作用。
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第 19 題

關於電腦放射攝影(CR)系統,用來激發光激發磷光體(PSP)之雷射光,下列敘述何者正確?

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核心觀念

CR(電腦放射攝影)以光激發磷光體(PSP)影像板記錄 X 光形成的潛影。讀取時,讀取器以聚焦雷射逐點掃描影像板,使受激發的磷光體釋出光激發發光(photostimulated luminescence, PSL),再由光偵測器接收訊號。

典型 CR 系統使用紅色雷射作為激發光,PSP 受激後則放出藍色光。雷射光通常具有窄頻、近單色的特性。

解題方法

先辨認題目問的是「激發 PSP 的雷射光」,再區分它與 PSP 受激後的「發射光」:

  • 激發光:紅色雷射,近單色。
  • 發射光:藍色 PSL,波長比紅光短。

因此激發雷射屬單能光;「單能」在此是考試上的簡稱,實際雷射仍有有限頻寬,並非數學上完全只有單一波長。

選項分析

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第 20 題

下列何種組合屬於直接式數位放射攝影(DR)系統?

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本題考查 DR 偵檢器中「直接轉換」與「間接轉換」的差異,以及感光材料和電荷讀出元件的組合。

  • 直接式 DR:非晶硒(aa-Se)吸收 X 光後直接產生電子電洞對,再由電場收集電荷;薄膜電晶體(TFT)負責讀出各像素訊號。
  • 間接式 DR:先由閃爍體把 X 光轉成可見光,再由光電二極體或其他光感測元件把光轉成電荷,最後讀出訊號。

解題方法

先判斷各材料在偵檢器中的功能:aa-Se 是直接將 X 光轉為電荷的光導體;CsI、NaI 是將 X 光轉為可見光的閃爍體。再看後接元件:薄膜電晶體是像素電荷讀出元件;光電二極體與 CCD 則負責偵測光訊號。因此,含閃爍體的組合屬於間接式,aa-Se 搭配 TFT 則屬於直接式。

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第 21 題

數位影像可透過影像壓縮以減少資料儲存的容量,常規有損壓縮(lossy compression)是指高於何種比例的壓縮程度?

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核心觀念

壓縮比是未壓縮資料量與壓縮後資料量的比值,通常寫成「原始資料:壓縮後資料」。例如 10:110:1 表示壓縮後資料量約為原始資料的十分之一。

有損壓縮會捨棄部分影像資訊,換取較大的資料縮減;醫學影像教材與常見考題慣例,通常以約 10:110:1 作為有損壓縮的代表性界線。題目問「高於何種比例」,因此對應 10:110:1。

解題方法

先辨認題目考的是有損壓縮的壓縮比門檻,再與常見的無損壓縮作區分:無損壓縮可還原原始影像,壓縮比通常較低;有損壓縮則會減少部分資料,通常可達約 10:110:1 或更高。

因此,本題所問的常規有損壓縮程度是高於 10:110:1。

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第 22 題

關於電腦放射攝影(CR)系統讀取影像板(imaging plate)的敘述,下列何者正確?

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核心觀念

CR(computed radiography)影像板使用光激發磷光體(photostimulable phosphor, PSP)記錄 X 光影像。X 光照射後,磷光體中的電子被激發,部分電子受困於晶體缺陷形成亞穩態,留下與曝光分布相應的能量資訊,稱為潛像。潛像是受困電子所儲存的能量分布,不是可見光影像。

讀取時,讀取器以雷射逐點掃描影像板,使受困電子回到較低能階,並放出可見光;光訊號經光電倍增管等元件轉成電訊號,再轉為數位影像。讀取後以強光照射影像板,清除剩餘訊號,讓影像板重複使用。

解題方法

先分辨影像板的三個階段:X 光曝光形成潛像、雷射掃描讀取訊號、強光照射清除殘留訊號。接著檢查選項是否把各階段的作用或物理機制混淆。

另外,讀取器的傳送與驅動機構若運作異常,可能使掃描或板片移動不穩,造成規則帶狀假影。因此,(C) 符合 CR 讀取器的常見故障現象。

選項分析

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第 23 題

下列那一種影像接收器所得到的空間解析度最佳?

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核心觀念

本題比較不同數位 X 光影像接收器保留細節的能力,也就是空間解析度。常用調變轉移函數(MTF)描述影像接收器把物體對比傳到影像中的能力;高空間頻率代表較細小的結構,若 MTF 在高頻仍較高,表示細節保留能力較佳。

解題關鍵是看 X 光轉成可讀取訊號時,訊號會不會在接收器內側向擴散:

  • 直接轉換:X 光直接轉成電荷,減少中間光訊號的側向散射。
  • 間接轉換:X 光先轉成可見光,再由光電元件讀取;光在閃爍體或光學傳遞過程中擴散,會使影像模糊。

解題方法

先分辨各選項的轉換方式。a-Se(非晶矽?)中的 amorphous selenium 是非晶硒,屬直接轉換材料;它將 X 光直接轉成電子—電洞對,再由 TFT 讀出。由於沒有「X 光先轉成可見光」這個步驟,側向光擴散較少,因此通常具有較佳的空間解析度。

相較之下,CsI 是閃爍體,先把 X 光轉為可見光,光在材料內傳播會產生擴散。影像增強管與 TV 攝影機也經過多個光學轉換與傳遞步驟,解析度還會受影像增強管輸出螢光屏、鏡頭及攝影機等因素限制。

因此,依題目列出的接收器種類比較,非晶硒加 TFT 的直接轉換架構空間解析度最佳。

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第 24 題

乳房攝影系統中,若靶材與過濾器使用相同元素,其目的不包括下列何者?

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核心觀念

乳房攝影常使用鉬/鉬(Mo/Mo)或銠/銠(Rh/Rh)靶材—濾過器組合。靶材產生連續的制動輻射,也會產生該元素特有的 KK 層特性 XX 光;同元素濾過器則利用其吸收特性修整能譜,使有用的特性 XX 光保留下來,並減少過低與過高能量的制動輻射。

濾過器在自身 KK 吸收邊附近會強烈吸收較高能量的光子;而靶材的特性 KK 光能量低於同元素的 KK 吸收邊,因此可以較多地通過濾過器。濾過器也會吸收一部分低能量制動輻射。

解題方法

逐項辨認各敘述是否屬於濾過器修整能譜的作用。留下有利於乳房攝影的特性 XX 光,以及去除低、高能量制動輻射,都是濾過的功能;散射則主要由受檢物中的交互作用產生,降低散射主要仰賴壓迫、準直與柵板等方式,不是同元素濾過器的目的。

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第 25 題

關於超音波彩色都卜勒影像的敘述,下列何者最不適當?

這一題的完整詳解

核心觀念

彩色都卜勒影像以顏色呈現血流相對於探頭的方向與速度資訊。脈衝波都卜勒系統會分析回波的相位變化;自相關(autocorrelation)是常用的快速估算方法,可由連續回波訊號的相關性估計都卜勒頻率偏移。

血流造成的都卜勒頻率偏移為:

fD=2f0vcos⁡θcf_D=\frac{2f_0v\cos\theta}{c}

其中 f0f_0 為發射頻率、vv 為血流速度、θ\theta 為超音波波束與血流方向的夾角,cc 為聲速。式中的 cos⁡θ\cos\theta 顯示都卜勒訊號會受角度影響;當 θ=90∘\theta=90^\circ 時,理想情況下頻率偏移為零。

解題方法

判斷各選項是否符合彩色都卜勒的基本特性:自相關是否為常用分析法、顏色是否能呈現血流方向、都卜勒訊號是否受角度影響,以及彩色都卜勒的顯像率與 B 模式的比較。前三項均符合原理,顯像率的比較則與事實相反。

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第 26 題

超音波功率都卜勒影像的亮度,主要是依據下列那種資訊來決定?

這一題的完整詳解

核心觀念

功率都卜勒(Power Doppler)影像主要呈現血流都卜勒訊號的功率,也就是訊號的頻譜能量;顯示亮度與血流訊號的能量大小相關。它不同於彩色都卜勒影像,不以都卜勒頻率偏移或血流方向作為主要編碼資訊。

解題方法

辨認題目問的是「功率都卜勒」而非一般彩色都卜勒。功率都卜勒著重回波中血流成分的訊號能量,因此能量較強時顯示較亮;都卜勒頻率偏移則主要用來估算血流速度及方向。

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第 27 題

根據美國食品衛生藥物管理局(FDA)規範,診斷用超音波影像的強度上限(空間峰值時間平均,簡稱 SPTA)是多少 mW/cm2\mathrm{mW/cm^2}?

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核心觀念

本題考查 FDA 對診斷用超音波聲輸出的強度上限。SPTA 是「空間峰值時間平均強度」(spatial-peak temporal-average intensity),表示在聲場強度最高的位置,對時間取平均後的超音波強度。

FDA 一般診斷用途的上限常以經衰減校正的 ISPTA.3I_{\mathrm{SPTA.3}} 表示,其數值為 720 mW/cm2720\ \mathrm{mW/cm^2}。眼科用途另有較低的上限;本題問一般診斷用超音波,採一般上限判斷。

解題方法

直接辨認 FDA 診斷用超音波的 SPTA 標準值即可:

ISPTA.3,max=720 mW/cm2I_{\mathrm{SPTA.3,max}}=720\ \mathrm{mW/cm^2}

因此選項中 720 mW/cm2720\ \mathrm{mW/cm^2} 對應 (D)。

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第 28 題

關於超音波影像的機械指標(mechanical index),下列敘述何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

機械指標(mechanical index, MI)用來估計超音波可能造成的非熱性機械效應風險,尤其是空化相關效應。其定義為:

MI=pr.3fcMI=\frac{p_{r.3}}{\sqrt{f_c}}

其中,pr.3p_{r.3} 是組織中經衰減修正後、空間峰值時間峰值聲壓(單位為 MPa);fcf_c 是超音波中心頻率(單位為 MHz)。因此,MI 與聲壓成正比,與頻率的平方根成反比。

解題方法

直接依 MI 定義式判讀各選項:聲壓增加會使 MI 增加;頻率增加則會使 MI 降低。MI 越高,代表機械性生物效應的潛在風險越高,但它不是聲輻射力的直接量度。

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第 29 題

超音波入射至組織中會產生熱效應,下列何者與組織溫度變化無關?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查超音波的熱效應及影響組織升溫的因素。超音波能量被組織吸收後,部分能量轉為熱,使局部溫度上升。升溫程度與組織吸收特性、超音波頻率及輸出時間有關;接收端的訊號放大器只放大回波電訊號,不會增加已傳入組織的超音波能量。

解題方法

判斷各選項是否會改變組織吸收的聲能或聲能輸出的時間分布:

  • 組織吸收能力會影響聲能轉成熱的比例。
  • 頻率會影響組織的衰減與吸收。
  • 脈衝重複頻率會影響單位時間內發射脈衝的次數,進而影響時間平均輸出。
  • 訊號放大器作用於接收的電訊號,與發射至組織的聲能無直接關係。

因此,與組織溫度變化無關的是訊號放大器。

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第 30 題

2 MHz2\ \mathrm{MHz} 的連續波超音波在一秒內有多少循環(cycles)?

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核心觀念

頻率表示每秒完成的循環次數,單位為赫茲(Hz),因此 1 Hz=11\ \mathrm{Hz}=1 次循環/秒。前綴「兆」(M)代表 10610^6,所以 1 MHz=106 Hz1\ \mathrm{MHz}=10^6\ \mathrm{Hz}。

解題方法

連續波超音波的頻率是 2 MHz2\ \mathrm{MHz},換算為每秒循環次數:

2 MHz=2×106 Hz=2,000,000 次/秒2\ \mathrm{MHz} =2\times 10^6\ \mathrm{Hz} =2{,}000{,}000\ \text{次/秒}

因此,一秒內有 2,000,0002{,}000{,}000 個循環。題目中的「連續波」不影響頻率與每秒循環次數的換算。

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第 31 題

超音波換能器操作的原理為何?

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核心觀念

超音波換能器利用壓電效應,在電能與機械振動之間轉換。具有壓電性的材料受外加電場時會產生形變;反過來,材料受到機械壓力時,會產生電荷或電壓。

解題方法

超音波探頭發射時,將電脈衝施加於壓電晶體,使晶體快速振動並產生超音波;接收回波時,回波造成晶體形變,轉換成電訊號供儀器處理。因此,判斷換能器操作原理,關鍵在於辨認「電能與機械能互相轉換」的現象。

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第 32 題

在固定壓差下,若血管血流流動阻力加倍,體積流動率(volumetric flow rate)會有何變化?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查壓差、流動阻力與體積流動率之間的關係,類似電路中的歐姆定律。血流量可表示為:

Q=ΔPRQ=\frac{\Delta P}{R}

其中 QQ 為體積流動率、ΔP\Delta P 為血管兩端的壓差、RR 為流動阻力。

解題方法

題目已知壓差固定,因此 QQ 與 RR 成反比。阻力加倍後:

Q′=ΔP2R=12ΔPR=Q2Q'=\frac{\Delta P}{2R} =\frac{1}{2}\frac{\Delta P}{R} =\frac{Q}{2}

所以體積流動率會減半。

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第 33 題

擴散加權(diffusion weighted)磁振造影的參數 bb 值,其大小和下列何者最相關?

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核心觀念

擴散加權磁振造影(diffusion-weighted imaging, DWI)利用擴散梯度,使水分子位移造成的訊號衰減,並以 bb 值表示擴散加權程度。其訊號關係常寫為:

S(b)=S0e−b⋅ADCS(b)=S_0 e^{-b\cdot ADC}

其中 S0S_0 是未加擴散權重時的訊號,ADCADC 是表觀擴散係數。bb 值越大,擴散造成的訊號衰減越明顯。

在常見的脈衝梯度自旋回波(PGSE)設計中:

b=γ2G2δ2(Δ−δ3)b=\gamma^2 G^2 \delta^2\left(\Delta-\frac{\delta}{3}\right)

γ\gamma 為磁旋比、GG 為擴散梯度強度、δ\delta 為梯度施加時間,Δ\Delta 為兩個擴散梯度間隔。由公式可見,在其他參數固定時,bb 值與磁旋比的平方成正比。

解題方法

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第 34 題

下列那一個方法可以降低磁振造影所產生的熱效應?

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核心觀念

本題考磁振造影的射頻(RF)能量沉積與比吸收率(specific absorption rate, SAR)。RF 能量被人體組織吸收後會轉為熱,SAR 表示單位質量組織吸收 RF 能量的速率,常以 W/kg\mathrm{W/kg} 表示。降低 RF 脈衝的能量或數量,通常可降低 SAR 與熱效應。

TSE(turbo spin echo, TSE)在一次回波列中使用多個 180∘180^\circ 反轉 RF 脈衝;GRE(gradient echo, GRE)則以梯度反轉形成回波,通常不需使用 180∘180^\circ 反轉脈衝。因此,在常見的比較情境下,GRE 的 RF 能量沉積通常低於 TSE。

解題方法

比較各選項是否能減少 RF 能量沉積。能直接減少 RF 脈衝數量或能量的設定,才會降低由 RF 吸收造成的熱效應。FOV 是影像幾何參數,液態氦則是磁體冷卻系統中的冷媒;兩者都不是降低人體 RF 吸收的直接方法。

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第 35 題

在磁振造影儀中,下列何者之功能與磁梯度線圈無關?

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核心觀念

磁梯度線圈在主磁場 B0B_0 上疊加具有空間方向性的梯度磁場,使不同位置的氫核具有不同的共振頻率或相位。它主要用於磁振造影的空間定位,包括切面選擇、相位編碼與頻率編碼。

偏折角度(flip angle)則由射頻脈衝 B1B_1 的強度與持續時間決定,與磁梯度線圈的功能不同。

解題方法

逐一辨認四個功能是否依賴梯度磁場:

  • 切面選擇:施加選層方向的梯度,再發送特定頻率範圍的射頻脈衝,使該位置範圍的氫核共振。
  • 相位編碼:沿指定方向施加短暫梯度,使不同位置累積不同相位。
  • 頻率編碼:讀取訊號時施加梯度,使不同位置的氫核具有不同共振頻率。
  • 偏折角度:由射頻脈衝 B1B_1 決定;
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第 36 題

在磁振造影中所使用體線圈(body coil),下列敘述何者錯誤?

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核心觀念

本題考查 MRI 體線圈(body coil)與表面線圈(surface coil)的功能及特性。體線圈通常內建於磁體孔徑內,可涵蓋較大的身體範圍;表面線圈則放置於受檢部位附近,接收靈敏度會隨線圈與組織的距離增加而下降。

判斷時要區分兩件事:射頻磁場 B1B_1 的均勻性,以及接收訊號的均勻性。體線圈通常能提供較均勻的 B1B_1 場與較均勻的影像訊號;表面線圈則通常在靠近線圈處訊號較強,遠離線圈處較弱。

解題方法

逐項核對體線圈的發射、接收功能,以及它相對於表面線圈的均勻性。依題目目前提供的三個選項,三項敘述均正確;因此,現有題幹未提供可判定為錯誤的選項,無法依此版本選出「何者錯誤」。

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