2025 【超音波】超音波成像懶人包 【RMSK®】美國骨骼肌肉超音波認證考試實戰篇 Part 01
【2025超音波成像懶人包】
THI/Doppler/彈性造影一次搞懂（附調參技巧）
📑 目錄導覽
1. 超音波基礎原理
1.1 超音波傳播特性 (Ultrasound Wave Properties)
定義：超音波＝頻率 > 20 kHz 的聲波
基本特性
- Frequency（頻率）：Hz；影響波長與解析度（頻率↑ → 波長↓ → 軸向解析度↑，但穿透↓）
- Wavelength（波長）：m / mm；與介質內聲速、頻率相關
- Velocity（速度）：受介質影響；軟組織計算假設值 1540 m/s（速度錯配 → 聲速偽影）
- Amplitude（振幅）：反映訊號強弱（影像亮度）
- Power（功率）：W/cm²；與輸出安全、穿透與偽影相關
1.2 US 與解剖結構的相互作用
| 類型 | 組織例子 | 聲阻抗差 | 超音波特性 | 臨床意義 |
|---|---|---|---|---|
| Specular reflector （鏡面反射） |
Bone, Tendon, Ligament, Nerve | 大 | 強回音、界面清晰 | 亮白高回音線；骨後 acoustic shadowing |
| Scattering （散射） |
Fat, Muscle, Liver, Kidney | 小 | 低～中等回音、較均勻 | 適合觀察實質細節 |
| 極端差異 | Air vs Soft Tissue | 極大 | 近乎全反射 | 形成 shadow/dropout；需耦合劑作中介 |
關鍵：聲阻抗差決定反射/穿透比例 → 影像對比與可視化的根本
1.3 脈衝—回波技術 (Pulse–Echo Technique)
原理：探頭晶體發射脈衝 → 間隔期接收回波 → 轉為電訊號建構影像
影像優化要點（大重點）
- 探頭：線性高頻（≥10 MHz）用於淺層 MSK；頻率選擇兼顧解析度與穿透
- Beam focusing：焦點置於 ROI 中央或遠端 1/3
- Gain / TGC：整體亮度與深度補償
- Dynamic range（對比）：權衡雜訊與軟組織階調
- Spatial vs Temporal：PRF↓ → 空間解析度↑ 但 時間解析度↓（需依任務取捨）
Tissue Harmonic Imaging (THI)
機制：僅接收組織內形成之 2f（排除基頻 f）→ 減少近場雜訊與旁瓣
✓ 優點：lateral / contrast resolution 提升、偽影下降
✗ 缺點：
- THI 最主要的缺點是 axial resolution 降低（因為帶寬變窄）
- 標準 THI 在肥厚患者深部確實受限，但新的 differential THI 技術可改善深部穿透
1.4 解析度比較 (Resolution Comparison)
| 解析度 | 別名 | 方向 | 主要影響因素 | 一般表現 |
|---|---|---|---|---|
| Axial（軸向） | longitudinal / range | 沿聲束 | 脈衝長度（短脈衝佳） | 🏆 最佳 |
| Lateral（橫向） | azimuthal | 垂直聲束 | 波束寬度、聚焦 | ⭐ 次佳 |
| Elevational（切面厚度） | slice thickness | 出平面 | 掃描平面厚度、聚焦設計 | ⚠️ 最差（易部分容積） |
2. 常見偽影解析 (Artifacts)
考點導引：先判斷「能量去哪裡了？」（被反射？吸收？折射？平均？延遲？），再配合典型影像與調參反應
2.1 幾何/取樣相關偽影
| 偽影 | 原理 | 典型影像 | 常見部位 | 速記/調參 |
|---|---|---|---|---|
| Volume averaging （體積平均） |
聲束/切面厚度涵蓋異質組織 → 訊號被平均 主要是 elevational resolution 不足造成的 |
邊界模糊、灰階混雜 | 小囊泡、薄結構、曲面邊界 | 減少切面厚度/提高頻率/最佳化聚焦 |
| Side/Grating lobes （旁瓣/柵瓣） |
次要波束擊中高反射體 → 訊號被錯置 | 非真實亮點/條紋 | 近場、強反射界面 | 啟用 THI、降低總增益、調整焦點 |
| Beam width artifact | 橫向波束寬 → 鄰近回音混入 | 線性邊界「加粗」或糢糊 | 腱、骨皮質界面 | 縮小波束（聚焦）、提高頻率 |
| Speed of sound （聲速偽影） |
系統假設 1540 m/s；實際更快/更慢 → 位置誤算 | 結構拉長或壓縮、定位誤差 | 肥厚脂肪層、骨附近 | 認列為物理限制；比對多切面 |
| Range ambiguity （量程模糊） |
回波來自上一發脈衝 → 深部假象 | 不合邏輯的深部回音 | 高 PRF、深掃描 | 降低 PRF、增大深度範圍 |
2.2 介面/路徑相關偽影
| 偽影 | 原理 | 典型影像 | 常見部位 | 速記/調參 |
|---|---|---|---|---|
| Reverberation （多重反射） |
兩強反射面 ping-pong | 等距平行亮線，隨深度變暗 | 金屬、導管、氣體 | 改變入射角、壓探頭、THI |
| Comet-tail （彗星尾） |
極端型 reverberation（緊密界面） | 緊密的多重反射，呈現為細密亮線，間距遞減 | 玻璃/金屬碎片、氣泡 | 同上；認列典型外觀 |
| Ring-down | 積氣微泡連續共振 | 氣泡共振產生，呈現為連續亮帶（非分段） | 膽囊氣體、肺周 | 與 comet-tail 鑑別：分段 vs 連續 |
| Acoustic shadowing （聲學陰影） |
反射/吸收完全阻斷 | 後方黑影（clean 或 dirty） | 骨、結石、鈣化、氣體 | 調角度、頻率、Compound/THI |
| Posterior enhancement （後方增強） |
液體衰減小 | 囊後增亮 | 囊腫、膀胱 | 用於實/囊辨識 |
| Refractile shadowing （折射性陰影） |
曲面或速度差界面折射 | 邊緣雙側黑影 | 圓形器官、腱邊緣、睪丸、膀胱 | 關鍵詞：曲面兩側黑影；調角度 |
| Mirror image （鏡像） |
強反射面當鏡面、訊號經長路徑 | 真實結構對側複製 | 橫膈、骨皮質 | 改變角度、辨識對稱位置 |
| Multipath （多路徑） |
回波走不同路徑回來 | 位置偏移、失真 | 不規則強反射區 | 多切面核對 |
2.3 組織/角度依賴偽影
| 偽影 | 原理 | 典型影像 | 常見部位 | 速記/調參 |
|---|---|---|---|---|
| Anisotropy （各向異性） |
纖維束與波束夾角改變回音 | 腱/韌帶亮暗劇變 | 腱、韌帶、神經 | 讓波束垂直纖維：heel-toe、調角 |
2.4 都普勒專屬偽影
| 偽影 | 原理 | 典型影像/現象 | 調參要點 |
|---|---|---|---|
| Aliasing （混疊） |
頻移超過奈奎斯特極限 | 顏色反轉包裹、頻譜折回 | Nyquist = PRF/2；PRF↑/Scale↑、降低角度、降頻、淺化深度 |
| Blooming/bleeding | 增益過高、牆濾波不足 | 顏色溢出到血管外 | Color gain↓、適度 wall filter |
| Flash （閃爍） |
組織快速移動平均被誤判 | 大片瞬時彩色雜訊 | 提高 wall filter、降低 PRF 過低設定 |
| Angle error | 入射角未校正 | 速度測量誤差 | 盡量接近 0–60°、校正角度線 |
| Spectral broadening | 取樣容積過大/貼壁、亂流 | 頻譜基線至峰值變寬 | 縮小 sample volume、離壁採樣 |
3. 都普勒造影 (Doppler Imaging)
功能：在 B-mode 解剖圖上同時呈現血流資訊
分析：定性（速度方向）；定量（流速、流量）；半定量（波形特性）
分析：定性（速度方向）；定量（流速、流量）；半定量（波形特性）
3.1 Doppler 技術比較
| 特性 | CW Doppler | PW Doppler |
|---|---|---|
| Velocity | 可量測極高流速（不受 PRF 限制） | 受 PRF 限制，易混疊 |
| 深度解析 | 無（range ambiguity） | 有（可定位 sample volume） |
| Aliasing | 不會 | 會（超過 Nyquist） |
| 臨床 | 心臟瓣膜/分流 | MSK、周邊血管 |
| RMSK | 非標準 | 標準 |
3.2 PRF 與 Scale（奈奎斯特）
- PRF：每秒脈衝次數；深度淺 → PRF 可設更高
重要公式：Nyquist limit = PRF/2 （考點易混）
PRF/Scale 調整
- PRF 過高：慢速血流偵測差、彩色敏感度下降
- PRF 過低：Aliasing 明顯
實務：想量快速流速→PRF↑、Scale↑、降頻、角度更平行；想看微血流→PRF↓、Gain↑、Wall filter 適度下降
3.3 彩色都普勒 (Colour Doppler)
✓ 優點：角度依賴較小、可偵測慢速血流、直觀定位血管
✗ 缺點：無法精準測速；對移動敏感，易出現 flash artifact
技巧：Color box 縮小、淺化深度、適度 PRF/Wall filter，提升幀率與敏感度
4. 聲彈性造影 (Sonoelastography, SEL)
4.1 彈性概念與模量
彈性概念：材料抵抗形變並復原的能力
彈性模量：Young's modulus (E)、Shear modulus (G)
彈性模量：Young's modulus (E)、Shear modulus (G)
G ≈ ρV²
其中 ρ = 組織密度，V = 剪切波速度
其中 ρ = 組織密度，V = 剪切波速度
4.2 模式比較
| 模式 | Quasi-static elastography | Shear wave elastography (SWE) |
|---|---|---|
| 應力 | 外部重複按壓/生理搏動 | 聲輻射力（ARF）或外部機械刺激 |
| 測量 | 相對應變（定性） | 剪切波速度（m/s, kPa；定量） |
| 輸出 | Color strain map | Velocity map／數值 ROI |
| 特性 | 操作者依賴、可視化對比 | 可量化、重現性較佳 |
4.3 彈性造影技術比較（細節）
| 技術 | Strain imaging | ARFI | Transient elastography | Ultra-fast SWE |
|---|---|---|---|---|
| 激發模式 | 機械按壓/生理形變 | 超音波輻射力（定點） | 外部振動脈衝 | 輻射力掃描（多點、超快幀率） |
| 模量 | Young | Shear | Shear | Shear |
| 測量參數 | 位移→應變（相對） | V（m/s）/ kPa | V（m/s）/ kPa （無影像） |
V（m/s）/ kPa （時相影像） |
| 視覺化 | Strain map | 單張定點 | 單一數值 | Temporal images |
| 定量 | 否 | 是 | 是 | 是 |
📚 本懶人包由小港醫院沈柏因醫師精心整理
適用於 RMSK 及影像物理考試準備
© 2025 版本 | 考試導向完整版
目錄
