115 專技高考高等考試 醫事放射師 醫學物理學與輻射安全（第一次） 考古題詳解

核心觀念

放射性活度定義為單位時間內發生的核衰變數，公式為

$A=\lambda N$

其中 $N$ 為放射性原子數，$\lambda$ 為衰變常數；半衰期 $T_{1/2}$ 與衰變常數的關係為

$\lambda=\frac{\ln 2}{T_{1/2}}$

本題先由人體總質量與鉀的質量百分比，求出鉀的質量；再依 ${}^{40}\mathrm{K}$ 豐度求出其質量與原子數，最後代入活度公式。

解題方法

人體質量為 $70\ \mathrm{kg}$，鉀占 $0.2\%$，因此鉀的質量為

$70\times 0.002=0.14\ \mathrm{kg}=140\ \mathrm{g}$

${}^{40}\mathrm{K}$ 豐度為 $0.012\%=0.00012$，故 ${}^{40}\mathrm{K}$ 質量為

$140\times 0.00012=0.0168\ \mathrm{g}$

以 ${}^{40}\mathrm{K}$ 的莫耳質量約 $40\ \mathrm{g/mol}$ 計算，其莫耳數為

$n=\frac{0.0168}{40}=4.2\times10^{-4}\ \mathrm{mol}$

利用亞佛加厥常數 $N_A=6.02\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$，原子數為

將半衰期換算為秒：

核心觀念

β 衰變是原子核透過弱作用力改變核內中子與質子比例的衰變。常見的 β⁻ 衰變可表示為：

核內一個中子轉變為質子，並放出電子（β 粒子）與電子反微中子。因此，β⁻ 衰變後質量數 $A$ 不變，原子序 $Z$ 增加 $1$，中子數 $N$ 減少 $1$。

解題方法

先辨認題目所指的 β 衰變類型。核內中子過多時，通常以 β⁻ 衰變降低中子與質子的比例；β⁻ 衰變會放出電子和反微中子，且只改變核內粒子種類，不改變核子總數。帶電 β 粒子與反微中子的產生，也可用來檢驗選項敘述。

選項分析

(A) 中子數過多會發生該衰變：正確。 中子相對過多的原子核，可透過 β⁻ 衰變將中子轉變為質子，使中子／質子比例下降。

核心觀念

本題考各核種的主要放射性蛻變方式。$\beta^-$ 衰變時，核內中子轉變為質子，放出電子與反微中子，因此質量數 $A$ 不變、原子序 $Z$ 增加 $1$：

電子捕獲（EC）則是原子核捕獲一個軌域電子，質子轉變為中子並放出微中子，因此 $A$ 不變、$Z$ 減少 $1$：

解題方法

辨認各核種的主要蛻變方式，並比較其原子序變化。Y-90、Sr-90 與 Mo-99 主要以 $\beta^-$ 衰變；I-123 主要以電子捕獲衰變，原子序減少 $1$，因此蛻變方式與其餘三者不同。

選項分析

核心觀念

正子發射又稱 $\beta^+$ 衰變，發生在原子核內一個質子轉變為中子時：

其中 $e^+$ 是正子，$\nu_e$ 是電子微中子。質子數 $Z$ 減少 1、中子數 $N$ 增加 1，因此質量數 $A=N+Z$ 不變，屬於同重遷移（isobaric transition）。此衰變可降低質子相對過多核種的中子與質子比值。

解題方法

判斷各選項是否符合 $\beta^+$ 衰變的核種條件、核子數變化及正子的基本性質。關鍵是分清楚「中子與質子比值較高」和「質子相對過多」：正子發射通常發生在中子與質子比值偏低的核種。

選項分析

• (A) 錯誤。 正子發射的母核通常是質子相對過多，因此 $N/Z$ 偏低。衰變時質子轉為中子，使 $N/Z$ 上升。選項稱母核的中子與質子比值較高，與此相反。

核心觀念

長期平衡是放射性衰變鏈中的一種狀態：母核半衰期遠長於子核半衰期，因此母核衰變得很慢，而生成的子核衰變得較快。經過一段時間後，子核的生成率與衰變率相等，子核活度趨近於母核活度。

衰變常數 $\lambda$ 與半衰期 $T_{1/2}$ 的關係為：

因此，半衰期越長，衰變常數越小。

解題方法

判斷「長期平衡」的關鍵是比較母核與子核的半衰期：

由 $\lambda=\ln 2/T_{1/2}$ 可知，這也等同於：

所以，母核半衰期必須遠大於子核半衰期，選項 (D) 符合長期平衡的主要條件。

選項分析

核心觀念

線性衰減係數 $\mu$ 表示光子束穿過物質時，單位路徑長度內發生衰減的程度，出現在窄射束的指數衰減定律中：

其中 $I_0$ 為入射光子強度，$I$ 為穿透厚度 $x$ 後的強度。線性衰減係數的大小與光子能量及物質性質有關；入射角度會改變光子在物質中的行進路徑長度，卻不會改變物質本身的 $\mu$。

解題方法

判斷各選項是否會改變衰減係數本身，而非光子穿透後的總衰減量。可由質量衰減係數關係式切入：

其中 $\rho$ 為物質密度，而質量衰減係數 $\mu/\rho$ 會隨光子能量及物質組成而變化。入射角度不出現在衰減係數的決定因素中；它影響的是光子穿過物質的有效路徑長度。

核心觀念

克馬（kerma，kinetic energy released per unit mass）是非帶電游離輻射（如 X 光、伽馬射線）將能量轉移給物質中帶電粒子的能量，除以該物質的質量：

因此，克馬的 SI 單位是焦耳每公斤（$\mathrm{J/kg}$），與吸收劑量相同；兩者的物理意義不同，但量綱與單位相同。

解題方法

依定義檢查量綱：能量的單位是焦耳（$\mathrm{J}$），質量的單位是公斤（$\mathrm{kg}$），所以

據此選出以能量除以質量表示的選項。

選項分析

核心觀念

貝他粒子（$\beta$ 粒子）是高速電子或正電子，帶電且質量小。它穿過物質時會因與原子核的電場作用而減速，並放出制動輻射（bremsstrahlung）。材料的原子序愈高，制動輻射產率通常愈大；因此，貝他粒子屏蔽主要選用低原子序材料，以減少屏蔽過程中產生的制動輻射。

解題方法

判斷重點是區分「讓貝他粒子停止」與「避免屏蔽材料產生額外輻射」。高原子序材料能有效減速帶電粒子，但也會提高制動輻射產率，造成額外的光子輻射。採用低原子序材料，可降低這項產率，因此最主要的考量是減少制動輻射。

選項分析

核心觀念

灰階影像的位元深度（bit depth）表示每個像素可表示的灰階數。若每個像素以 $n$ 個 bit 儲存，最多可表示 $2^n$ 個灰階值。

解題方法

題目給定 $4096$ 個灰階值，令所需位元數為 $n$：

因為 $4096=2^{12}$，所以：

選項分析

核心觀念

CT 值以水的線性衰減係數為基準，定義為

其中 $\mu$ 是組織的線性衰減係數，$\mu_{\text{水}}$ 是水的線性衰減係數。因此，CT 值每差 $1\ \mathrm{HU}$，代表衰減係數相差水衰減係數的 $1/1000$，也就是 $0.1\%$。

解題方法

令兩種物質的 CT 值差異為 $\Delta\mathrm{HU}=10$，由定義可得：

換算成百分比：

所以，$10\ \mathrm{HU}$ 的差異代表水衰減係數改變量的 $1.0\%$。

核心觀念

本題考查不規則體表造成的射束距離改變，以及逆平方定律的體表修正。

A 點上方體表比原參考體表低 $h=3\ \mathrm{cm}$，因此射束到達 A 點前的有效距離增加，劑量需乘上逆平方修正因子：

其中 $h$ 為體表凹陷所造成的額外距離。

解題方法

已知：

因此修正因子為：

原始 A 點 PDD 為 $82.5$，故校正後：

核心觀念

PET 利用正子與電子湮滅時產生的兩個 $511\ \text{keV}$ 光子進行符合偵測。理想情況下，兩個光子沿同一直線、朝相反方向飛出；實際上，由於湮滅前正子仍有動量，光子發射方向會有些微偏離 $180^\circ$，這稱為非共線性（non-colinearity）。

兩光子的夾角偏差會讓符合事件所判定的反應位置線（line of response, LOR）偏離實際位置，因此形成影像模糊。這項模糊與偵檢器環的直徑有關：偵檢器間距愈大，非共線性造成的位置誤差愈大。

解題方法

判斷關鍵是找出哪個選項會放大兩光子方向偏離所造成的位置誤差。非共線性是光子發射方向的物理限制；偵檢器間距愈大，兩個光子到達偵檢器時，角度偏差累積成的位置偏移愈明顯。因此選擇「偵檢器間的間距較大」。

選項分析

核心觀念

本題考查康普吞散射的能量與散射角關係。光子與靜止自由電子碰撞後，散射光子的能量由康普吞散射公式決定：

其中 $E$ 為入射光子能量，$E'$ 為散射光子能量，$m_ec^2=511\ \mathrm{keV}$ 為電子靜止能量，$\theta$ 為散射角。

解題方法

代入 $E=500\ \mathrm{keV}$、$\theta=60^\circ$，且 $\cos60^\circ=0.5$：

核心觀念

本題考查 X 光子與物質交互作用的作用對象、光子能量變化，以及各作用的能量範圍。

• 合調散射（coherent scattering，又稱 Rayleigh scattering）：光子與原子整體作用，散射後方向改變，能量與波長近乎不變。它多見於較低能量，常以診斷 X 光範圍中的低能端描述。
• 康普吞效應（Compton effect）：光子與外層或束縛較弱的電子作用，將部分能量傳給電子；散射光子能量降低、波長增加。
• 成對發生（pair production）：光子在原子核附近轉變為一個電子與一個正子。電子與正子的靜止能量各為 $0.511\ \mathrm{MeV}$，因此光子最低能量須達 $E_{\min}=2m_ec^2=1.022\ \mathrm{MeV}.$ 正子之後可與電子互毀，產生兩個各為 $0.511\ \mathrm{MeV}$ 的光子。
• 光分解（photodisintegration）：高能光子被原子核吸收，誘發核反應並釋出核子或核碎片；典型能量約在 $10\ \mathrm{MeV}$ 以上，實際閾值依原子核與反應而異。

解題方法

核心觀念

特性輻射是原子內層軌域出現電子空缺後，外層電子遞補所放出的光子。光子能量等於遞補前後兩個軌域的束縛能差：

例如，內層 K 殼層電子被移除後，L 殼層電子遞補至 K 殼層，會放出具有特定能量的特性 X 光。

解題方法

本題的判斷重點是辨別特性輻射與原子中哪一層電子相關。特性輻射來自內層電子空缺的填補，不是主要由最外層電子與入射輻射作用而直接產生。逐項比對電子作用位置、遞補過程、光子能量來源及元素特異性即可作答。

選項分析

核心觀念

鎢靶 X 光管的光子主要來自兩種機制：

• 制動輻射（bremsstrahlung）：高速電子受原子核庫侖力作用而減速，損失的能量以 X 光放出。單一光子的能量可從接近零到最大值，因此形成連續能譜；最大光子能量為 $E_{\max}=eV$，以 keV 表示時約等於管電壓的 kVp 數值。
• 特性輻射（characteristic radiation）：入射電子擊出靶原子的內層電子，外層電子填補空位時放出具有特定能量的光子，形成離散能譜線。要產生鎢的 K 系特性輻射，入射電子能量必須超過鎢的 K 殼層束縛能，約 $69.5\ \mathrm{keV}$。其中 $K_{\alpha}$ 輻射約為 $59\ \mathrm{keV}$。

濾片會優先吸收能量較低、穿透力較弱的光子，使出射光束的平均能量上升，稱為射束硬化。

解題方法

逐項比對以上門檻與能譜特性即可：

1. 判斷管電壓是否足以使電子擊出鎢 K 殼層電子。
2. 區分制動輻射與特性輻射的能譜：前者連續，後者為離散特徵峰。
3. 判斷濾片對低能光子的選擇性吸收效果。
4. 不把「管電壓」誤當成兩種輻射的比例；光譜組成還受靶材、管電壓及濾片等因素影響。

選項分析

• (A) 錯誤。 鎢的 K 殼層束縛能約為 $69.5\ \mathrm{keV}$，管電壓低於此值時，入射電子不足以擊出 K 殼層電子，因此無法產生

核心觀念

本題考放射診斷 X 光束的濾片組成、排列順序，以及濾片對光譜與射質的影響。一般 X 光濾片會優先吸收低能量光子，減少對病人皮膚的劑量；低能光子減少後，射束的平均能量與穿透力提高，稱為射束硬化（beam hardening）。

托瑞斯（Thoraeus）濾片由錫、銅、鋁組成，依 X 光行進方向排列為「錫、銅、鋁」。高原子序的錫先吸收低能成分，也會產生特性 X 光；後續的銅、鋁再吸收這些特性 X 光及其他低能光子。

解題方法

先判斷濾片的主要作用，再檢視各敘述是否符合濾片功能與托瑞斯濾片的配置：

• 濾片主要去除低能量光子，而非高能量光子。
• 增加濾片厚度會進一步削弱低能光子，使穿透後射束的平均能量上升。
• 托瑞斯濾片由錫、銅、鋁構成，錫位於靠近 X 光管靶端的一側，排列順序為錫、銅、鋁。

因此，「濾片主要用來濾除高能光子」與濾片的基本作用相反，是最不適當的敘述。

選項分析

核心觀念

游離腔內的空氣吸收能量後會產生離子對。已知吸收劑量與空氣質量，可先求空氣吸收的能量，再用空氣的平均游離能 $W_{\mathrm{air}}$ 換算離子對數，最後乘上每個離子對的基本電荷，得到收集電荷量。

解題方法

空腔內空氣質量為

題目給予 $2\ \mathrm{Gy}=2\ \mathrm{J/kg}$，因此空氣吸收的能量為

將空氣平均游離能換算為焦耳：

因此離子對數約為

核心觀念

本題比較 IAEA TRS-398 與 AAPM TG-51 的參考劑量校正程序，重點是游離腔的吸收劑量校正因子，以及光子、電子射束的品質指標。

兩套規範都以水中吸收劑量為基礎，使用游離腔讀值和校正因子求得水中吸收劑量，基本形式可寫為：

其中 $M_Q$ 是經修正的游離腔讀值，$N_{D,w}^{Q_0}$ 是參考射束品質 $Q_0$ 下的水中吸收劑量校正因子，$k_{Q,Q_0}$ 是將校正因子轉換至待測射束品質 $Q$ 的品質修正因子。

解題方法

逐項比較兩套規範的共同點與差異：

• 校正因子皆以水中吸收劑量為基礎。
• 光子射束品質指標不同：TG-51 使用 $\%dd(10)_x$；TRS-398 使用 $TPR_{20,10}$。
• 電子射束品質指標皆為 $R_{50}$。
• 電子束劑量測定時，平行板游離腔的校正或交叉校正條件須依規範處理，因此不能籠統說「校正後的游離腔皆可」直接用來量測。

因此，①、③正確，②、④錯誤。

選項分析

核心觀念

本題考增感屏—底片系統的濕式化學處理條件，重點是顯影液的適宜溫度。顯影溫度會影響顯影反應速率：溫度過低會使顯影不足；溫度過高則可能造成底片灰霧增加、影像對比下降，並使乳劑軟化。

解題方法

一般底片自動沖洗的顯影液工作溫度約為 $35^\circ\text{C}$，常見設定約在 $33$ 至 $35^\circ\text{C}$。對照選項，選擇最符合一般顯影條件的溫度。

選項分析

核心觀念

本題考的是不同骨盆與髖部攝影法的投照位置，以及檢查時是否需要使用鉛柵（anti-scatter grid）。鉛柵用來吸收散射線、改善影像對比；軀幹較厚、照野較大時，通常更需要鉛柵。手腕等肢體部位較薄，散射線少，常不需使用鉛柵。

解題方法

辨認各選項的檢查部位即可：

• Gaynor-Hart method：腕部腕管切線攝影。
• Modified Law method：骨盆／髖部攝影法。
• Modified Cleaves method：髖關節股骨頸蛙腿位攝影。
• Taylor method：骨盆出口位攝影。

四者之中，Gaynor-Hart method 檢查腕部，組織厚度與散射線量較低，因此可不需使用鉛柵。其餘為骨盆或髖部攝影，照野及組織厚度較大，通常使用鉛柵以抑制散射線。

選項分析

核心觀念

自動曝光控制（automatic exposure control, AEC）用來在影像接受器收到足夠的輻射量時，自動終止 X 光曝光，使影像曝光較一致，並避免不必要的照射。AEC 系統通常含有偵檢器，例如游離腔；偵檢器所測得的輻射量達到預設值後，便會發出訊號停止曝光。

解題方法

判斷 AEC 的功能與構造即可：它負責監測到達影像接受器的輻射量並控制曝光終止，並非用來去除散射光子。常見的 AEC 偵檢器設置在影像接受器前方，避免偵檢器本身遮擋影像。

選項分析

核心觀念

腸套疊是腸段套入相鄰腸段，常見於兒童。這題考的是：哪一種影像技術可以在顯影診斷的同時，利用壓力將套入的腸段推回原位。

解題方法

看到「診斷兼治療」，就找能在透視下顯示腸套疊位置、又能藉灌腸壓力進行復位的檢查。鋇劑灌腸可顯示套疊處的充盈缺損或杯口狀外觀；灌入鋇劑所產生的壓力也可推動腸段復位，因此兼具診斷與治療作用。

選項分析

• (A) 鋇劑灌腸復整術：正確。 灌腸造影能顯示腸套疊，也能利用液體壓力嘗試復位。臨床上亦可使用空氣或水溶性顯影劑進行灌腸復位。

核心觀念

3D-CRT（three-dimensional conformal radiotherapy，三度空間順形放射治療）利用多個外照射射束，依病人體內腫瘤與正常器官的位置安排照射。治療計畫系統（TPS）根據射束幾何、射束強度與修飾條件等參數，計算病人體內的劑量分布。

本題列出的參數中，射束角度、射束權重及楔形濾器角度會影響射束的入射方向或劑量分布；器官劑量限值則是評估治療計畫是否符合劑量限制的準則，不是計算物理劑量分布所需的射束輸入參數。

解題方法

逐項判斷參數是否會改變射束的幾何或劑量：

• ① 射束角度：決定射束從哪個方向進入病人，會改變射束穿過的組織及各位置的劑量。
• ② 射束權重：設定各射束對總劑量的相對貢獻，會改變劑量分布的高低與形狀。
• ③ 器官劑量限值：用來檢查正常器官是否超過容許劑量，屬於計畫評估或最佳化的限制條件，不會直接決定射束本身的物理劑量分布。

核心觀念

本題考查多葉式準直儀（MLC）的三種穿透率：

• Intra-leaf transmission：X 光穿過葉片本體的穿透率，通常表現為曲線的低谷。
• Rounded-end transmission：X 光穿過葉片圓弧端部的穿透率，因端部厚度較薄，通常形成曲線的高峰。
• 光子能量越高，MLC 材料中的衰減相對較小，因此穿透率通常較高。

解題方法

直接依圖形判讀：

1. 曲線 A 為紅色實線，整體高於曲線 B，代表 A 的穿透率較高，故 A 為高能量、B 為低能量。
2. 圖中曲線低谷約落在 $1.8\% \sim 1.9\%$，低於 $2\%$，符合 intra-leaf transmission。
3. 曲線 A 的最高峰約為 $2.8\%$，符合 rounded-end transmission 的最大值。
4. 圖中相鄰高峰間距約為 $1\ \mathrm{cm}$，不能判定葉片寬度為 $5\ \mathrm{mm}$；此敘述不正確。

選項分析

核心觀念

本題考查高能光子束的劑量學參數，以及各參數通常採用的測量深度。關鍵在於區分「以深度劑量比定義的量」與「描述射束剖面或楔形濾片幾何特性的量」。

• **TMR（組織最大劑量比）**是在固定源軸距（SAD）下，比較同一深度、同一照射野之有散射體與最大劑量深度處的劑量；測量深度可採 10 cm。
• **Beam flatness（射束平坦度）**描述照射野內的橫向劑量分布，常在指定深度（如 10 cm）測量。
• **Wedge angle（楔形角）**由楔形射束的等劑量線傾斜程度定義，是楔形射束的幾何劑量特性。
• **Wedge transmission factor（楔形穿透因子）**是插入楔形濾片與未插入楔形濾片時，在指定條件下的劑量比；可在 10 cm 深度測量。

解題方法

題目問「不建議以假體深度 10 公分處作為參考深度」的參數。逐項判斷哪些參數可在 10 cm 深度測量：

TMR 是深度劑量比，10 cm 是常用測量深度；beam flatness 是射束剖面量，也可在指定深度測量；wedge transmission factor 是有楔形與無楔形的劑量比，同樣可在 10 cm 測量。

核心觀念

PET（正子放射斷層造影）的造影訊號來自正子核種放出的 $\beta^+$ 粒子。正子在人體組織中減速後，會與電子發生互毀作用，產生兩個能量各為 $511\ \mathrm{keV}$、方向近乎相反的光子。掃描儀偵測這對光子的同時計數，以推定其來源位置。

解題方法

由「PET」聯想到正子放射核種及互毀作用：正子是造影流程中的粒子來源，但掃描儀實際用來定位與成像的是互毀後產生的兩個 $511\ \mathrm{keV}$ 光子。因此應選描述成像光子來源的選項。

選項分析

• (A) X 光：錯誤。 X 光常用於一般放射攝影與 CT；PET 的主要成像訊號不是 X 光。
• **(B) $\beta$ 粒子：錯誤。

核心觀念

SPECT 空間解析度描述系統分辨相鄰兩個放射性分布的能力，通常以半高全寬（FWHM）表示。系統解析度主要受準直儀解析度與偵檢器本身的內在解析度影響，常用近似關係表示為：

準直儀的孔洞設計與放射源至準直儀的距離，會改變準直儀解析度；偵檢器晶體厚度則會影響光子在晶體中的作用位置及內在解析度。掃描時間主要影響收集到的計數量與影像雜訊，並非直接決定空間解析度的主要因素。

解題方法

逐一區分各選項是否直接影響空間解析度：

• 若改變設備或幾何條件，會改變系統的模糊程度，屬於空間解析度因素。
• 若改變的是影像計數統計，主要影響雜訊與統計可靠度，對空間解析度的直接影響較小。

因此，掃描時間對 SPECT 空間解析度的影響最小。

核心觀念

伽馬攝影機（Anger camera）利用閃爍晶體將伽馬光子轉換成可見光，再由多個光電倍增管（PMT）偵測光訊號。單一事件產生的光會分散到多個 PMT，各管輸出大小會隨光子入射位置而異，因此可由各管訊號的加權平均求出事件位置。

若第 $i$ 個 PMT 的輸出訊號為 $S_i$，其位置座標為 $(x_i,y_i)$，則位置估算可表示為：

這種位置估算方式稱為 Anger logic。

解題方法

辨認題目問的是伽馬攝影機如何決定單一事件的位置。關鍵在於閃爍光會由周圍多個 PMT 同時接收，再依各 PMT 的訊號大小與其幾何位置加權計算，而非由單一偵測器或光子入射方向直接判定。

選項分析

核心觀念

迴旋加速器以帶電粒子轟擊靶材，常透過核反應製得放射性核種。這類核種相較於穩定核種，通常具有質子數偏多、中子數偏少的特性，因此稱為質子過剩核種或中子缺乏核種。

質子過剩核種會藉由正子衰變或電子捕獲，使核內質子轉變為中子：

電子捕獲則可表示為：

兩種衰變都會使質子數減少、中子數增加，讓核種朝較穩定的中子與質子比例移動。

解題方法

判斷核種的來源與常見特性：迴旋加速器以質子、氘核等帶電粒子轟擊靶材，常產生質子過剩的放射性核種；相對地，核反應爐產生的核種常具有中子過剩的特性。題目詢問迴旋加速器產生的同位素通常具有何種特性，因此選擇「質子數過多」。

選項分析

核心觀念

本題考查超音波影像中不同假影的形成機制，尤其是哪些假影直接與音波傳播途中的衰減有關。音波在組織中傳播時會逐漸減弱；若衰減程度在不同方向或深度有所差異，便可能改變回波強度與影像亮度。

解題方法

逐一辨認各假影的成因：若假影源於音束能量被吸收、散射或反射而減弱，就與衰減有關；若主要源於聲波在界面間反射、重複回傳，則與衰減無直接關係。依此判斷各選項。

選項分析

• (A) 陰影假影（shadowing）：錯誤。 強衰減或強反射的結構會使其後方的音束能量減少，深部回波變弱，影像呈現低回音或暗影。陰影假影與音波衰減有關。

• (B) 多重假影（reverberation）：正確。 多重假影主要由兩個強反射界面之間反覆來回反射形成。設備將延遲抵達的回波誤判為來自更深處，呈現多條等間距回音。

核心觀念

本題考超音波影像的掃描轉換（scan conversion）。超音波系統取得的原始回波資料，須依探頭的掃描方式與每條掃描線的位置，重新排列或插值到顯示影像的像素座標上，才能形成可供觀看的影像。扇形掃描的掃描線由探頭向外呈放射狀分布，因此需要轉換其原始資料位置，形成扇形影像。

解題方法

抓住題幹中的「轉換到實際掃描的位置上」與「形成扇形影像」即可判斷。這描述的是把掃描線上的回波資料映射至影像顯示座標的過程，目的在於呈現符合實際掃描幾何形狀的影像，故屬於掃描轉換。

選項分析

核心觀念

A-mode（振幅模式）與 M-mode（運動模式）都是超音波顯示方式，差別在於如何呈現回波：

• A-mode：以回波振幅作為縱軸、探頭到反射界面的距離作為橫軸，呈現一維的尖峰訊號。可依回波位置量測界面間距，典型應用是眼科的眼軸長度測量。
• M-mode：沿固定的超音波聲束反覆取樣，將深度與時間的變化連續記錄，適合觀察結構隨時間移動。典型應用是心臟結構的動態追蹤。

解題方法

先把題目中的應用配對到模式特性：需要量測固定界面間距，對應 A-mode；需要觀察結構隨時間移動，對應 M-mode。心臟瓣膜與心壁會隨心搏運動，因此以 M-mode 追蹤其動態最適當，選 (D)。

選項分析

核心觀念

責任因子（duty factor）是超音波脈衝週期中，脈衝實際發射時間所占的比例。計算式為：

解題方法

代入題目數值：

兩個時間的單位相同，可直接相除；責任因子表示發射時間占整個重複週期的百分比。

選項分析

核心觀念

都卜勒偏移頻率可表示為

其中 $f_0$ 為超音波發射頻率、$v$ 為血流速度、$\theta$ 為超音波束與血流方向的夾角，$c$ 為聲速。測量條件相同時，接收到的都卜勒偏移分布主要取決於血管內各處血流速度的分布。

「都卜勒偏移變異性」反映不同位置、不同速度的血流所產生的頻移分散程度。速度分布越不均勻，頻移變異性越大。

解題方法

比較各選項的流速分布即可：

• 柱流：管內各處流速近似相同，頻移較集中。
• 拋物線流：中心流速較快、靠近管壁處流速較慢，產生不同頻移。
• 紊流：流速與流向在空間及時間上都較混亂，速度分布最分散，造成最大的都卜勒偏移變異性。

因此，最大者為紊流。

選項分析

核心觀念

這題考查 MRI 的化學位移與頻寬、像素位移之間的關係。若讀出方向的總頻寬為 $BW_{\text{total}}$，影像矩陣在該方向有 $N$ 個像素，則每個像素代表的頻寬為：

水與脂肪的頻率差除以每像素頻寬，即為兩者在影像上的位移像素數：

解題方法

影像矩陣為 $256\times256$，沿讀出方向有 $256$ 個像素。每個像素的頻寬為：

水與脂肪的共振頻率差為 $440\ \mathrm{Hz}$，所以位移量為：

核心觀念

反轉恢復（inversion recovery, IR）是在激發前先施加 $180^\circ$ 反轉脈衝，接著等待反轉時間 $TI$，再施加激發脈衝讀取訊號。組織的縱向磁化會在 $TI$ 期間恢復，因此可藉由選擇 $TI$ 抑制特定組織訊號。IR 常搭配快速自旋回音（fast spin echo, FSE）讀取，以縮短掃描時間。

影像權重主要由重複時間 $TR$、回音時間 $TE$ 與 $TI$ 決定。一般而言，長 $TR$、短 $TE$ 有利於降低 $T_1$ 權重；長 $TE$ 則增加 $T_2$ 權重。

解題方法

逐項檢查敘述是否符合 IR 的常見參數設定與訊號特性：

• IR 通常採用長 $TR$，避免前一次反轉造成的縱向磁化恢復不足。
• 是否使用長 $TE$，取決於讀取序列及影像權重，並非 IR 的必要特徵。
• IR 常結合 FSE，能有效節省掃描時間。
• 減少 $TI$ 不會直接使影像變成質子密度權重；質子密度權重通常需長 $TR$、短 $TE$，而 $TI$ 仍會影響組織的縱向磁化與對比。
• $180^\circ$ 反轉脈衝本身不代表訊雜比必然較低；訊雜比受掃描參數、線圈、體素大小及平均次數等因素影響。

核心觀念

部分傅立葉成像（partial Fourier imaging）利用 MRI 的 k-space 共軛對稱性，只實際採集部分 k-space，再由重建演算法推估未採集的部分，以縮短掃描時間。

若影像訊號為實數，k-space 資料滿足：

其中 $S^*$ 表示複共軛。因此，k-space 一側的資料與另一側具有共軛關係；實際 MRI 影像含有相位，對稱性並非完全成立，部分傅立葉重建通常需採集略多於一半的 k-space，並利用相位估測等方法補足資料。

解題方法

判斷重點有兩個：部分傅立葉的依據是 k-space 共軛對稱；它減少的是實際採集的資料量，通常藉由減少相位編碼步數來縮短掃描時間。據此逐一檢視選項中的「原理」、「採集比例」、「縮短哪種時間」及「訊雜比變化」。

選項分析

核心觀念

射頻脈衝的發射頻寬（transmit bandwidth）是射頻脈衝所涵蓋的頻率範圍。MRI 中，若降低發射頻寬，脈衝涵蓋的頻率範圍會變窄；在切片選擇梯度不變時，這也使激發的切片厚度變薄，因為

其中 $\Delta z$ 為切片厚度、$\mathrm{BW}_{\mathrm{RF}}$ 為射頻脈衝頻寬、$G_{\mathrm{slice}}$ 為切片選擇梯度強度，$\bar{\gamma}$ 為旋磁比（以 Hz/T 表示）。

解題方法