超音波原理與儀器

前言:

給讀者和學生們的重要筆記。

超音波 - 原理與儀器第10 版介紹了關於理解和應用超音波原理的方法的重大變化。目前市面上各種超音波影像系統中，存在兩種操作的基本原理。因此我們需要在學習這些系統的方式也要徹底改變。也就是說，現在並非僅有50 年來唯一的操作的原理，而是有兩個。本教科書在「本版新增特色」中對此進行了討論，來解釋如何運用它們。

本書是專為學習超音波影像的學生、醫療人員和內科醫生所撰寫，使其了解診斷超音波的原理和儀器。在超音波實務應用上，需要以這些基本原理來改善超音波醫學照護之品質。最好的超音波技術師和醫學影像分析者都應該要了解，並將其應用於實務上。

本書的目的在解釋當代的診斷超音波如何運作。它可作為教育課程中關於超音波原理之教科書、幫助讀者安全且有效地進行超音波掃描，並熟練地處理假影問題，可做為註冊及執業考試的準備。本書內容還包含作者對此領域的當代技術評估，以及作者50 年來在醫學院、會議和研討會的教學經驗。

雖然此最新版本囊括了該領域的最新發展，但重點仍為基本原理。針對初學者，內文儘可能簡易化，不過對於有經驗的使用者而言，仍相當實用。雖然本書是為非醫師和非工程師的讀者所設計，但閱讀本書仍需要花費時間及精力。不可否認，對於讀者來說，此書的內容還是有其困難度。需要多花時間研讀，方能融會貫通。然而，50 年的授課及出版經驗，使作者相信學生可透過合理的準備和努力來理解這些內容。本教科書未涵蓋的主題包括光聲成像、治療應用、研究性的技術、超音波的歷史發展、如何進行超音波診斷檢查，或如何解釋結果，因為其他書籍已涵蓋這些主題。

舊版本與國家考試的差異

每個新版本與早期版本，或是註冊與執業考試的內容相比，都會有些差異。這是因為教科書內容會提供目前最新的技術，但考試的內容仍需要長時間的實務調查、委員會審查的決定、專案的生成、

審查及核可等過程，緩慢的地改變。而每個新版本

都剔除了對技術和儀器功能的過時描述，這些內容

已不再主導該領域。因此，新版的更動往往比考試

內容更快。這本書的理念是，每個新版本都盡可能

與主流的現代超音波影像學與其應用一致。

本書特色

• 綜 合性的超音波影像原理

• 讓準備ARDMS 與SPI 的考生們有絕佳的助益

• 商業化超音波影像技術的最新發展

• 介紹兩種目前的系統操作原理

• 數百張彩色插圖和影像

• 數百題練習題與解答

• 提供綜合性複選題，並提供解答及附註詳解

• 採連貫式教學法，包括學習目標、本章概要與關鍵字

• 列出關鍵重點並附加圖示

• 使用符號標示出內文中的進階概念

• 提供描述性次標題

• 以框和列表整理重點

• 附詞彙表

本版新增特色

• 一 般情況下，教科書通常每4 或5 年會改版一次，內容涵蓋最新的功能及技術 ( 例如彈性成像)或移除那些已經消失的部分( 像是用平板顯示器替換陰極射線管)。但第10 版則不僅於此。它帶來了一個超音波技術的重大變化，這是舊版所沒有的。主要的變化是提出了理解和應用超音波影像原理的全新模式，模式意指如何思考或理解某事的方法。這個新模式點出了在現代超音波影像學系統中，存在兩種操作原理。

• 直到最近最近，在超音波技術變化的50 年歷史中，所有系統的基本操作原理都只有一種。而現在則出現兩種。不僅是操作的基本原則，在對系統的各種特性和影響上，兩者間則有顯著的差異。

• 因此，在有兩個操作原理下，本書必須用平行的方法來闡明這些差異。但其中一個因長年無人知曉。當運用原理1 的儀器不再出現，且以此操作的系統幾乎都消失時，原理3 ( 目前尚未開發) 可能就會出現了。伴隨著「人工智慧」、「機器學習」和「深度學習」的整合，我們可能 再也不會 只有單一個操作原理了！只要我們將超音波發送到體內，並接收超音波回波，這就會是超音波影像系統。我們處理回波的方式會因所應用的處理原則而完全不同。

• 將章節的數量從 8章新增至 10 章 ，新增加了專門用於原理2 的 第6 章 ，並將舊版的 第7 章 內容擴增為新版的 第8 章 和 第9 章

• 展示最新設備的影像插圖和圖表 (特別是針對原理2)

• 增加體積成像、彈性成像和複雜的回音獲取技術的內容，讓學生能跟上最新技術

• 最新的儀器輸出數據和官方安全聲明

• 與JRC - DMS 國家教育課程和ARDMS 考試規格一致，是為準備SPI 的考試用書

個人註記

在威克森林大學醫學院當助理教授時，我準備了一份記述、一份目錄，以及這本教科書的一份樣本章節。我不知道它是否會出版，但有兩家出版商對它感興趣。這鼓勵了我，而它最終在1980 年由Grune & Stratton 出版社出版；1984 年我在耶魯大學當副教授時，此書又再版。由於出版商被收購的關係，此書在1989 年轉至WB Saunder，2011 年則為Saunders / Elsevier 旗下；當時我回到威克大學，擔任一名教授。我做夢也沒想到，這本書會在40 年間隨著超音波影像學領域發展壯大，2020 年達到第10 版。但我們真的做到了！我曾說過第8 版、第9版，到現在的第10 版將是我的最後一版。我的同事們都開玩笑說：「這是第三版的最後一版，還是最後一版？！」。作為單一作者，我假設這將是我準備的最後一個版本。當然，愛思唯爾會繼續讓這本書超越我，後續版本可能為主編合著或由多位作者合著，不過這還尚未確定。

超音波影像學教育對我來說是一次令人興奮的冒險。我很幸運能「陷入其中」。當時，作為羅切斯特大學電子工程的研究生，我正在尋找一個碩士論文的研究主題。一位醫學院的放射科醫生Ray Gramiak，打電話給電子工程系的一名老師Ed Carstensen，請求老師協助關於他在心導管室與心臟科的同事一起使用超音波所觀察到的現象。這個計劃就成了我的碩士論文，也是我1970 年出版的第一篇期刊。當時我不知道這將是我50 年醫學學術生涯的起始點！

從那之後，我就一直在進行學術研究( 本書亦然)。正如本書中提到的，自2016 年出版了上一個版本以來，超音波影像技術發生了巨大的變化。此版本需提及那些理解操作原則的方法的 重大 變動。我要再次提問在很久以前我職業生涯的初始，以及超音波影像學的早期便已提過的問題：

1. 這些( 較新的) 儀器如何操作？

2. 臨床專業人員需要知道哪些資訊，才能有助於執業？

3. 我們如何從原理1 演變到原理2 ？

這第10 版已有上述第3 個問題的解答。本書提供了臨床人員有用的術語，來描述最新的超音波技術以造福患者。我相信當你在這個令人興奮，和獲益良多的領域追求職業生涯時，本書會為你帶來價值。

給學生們

本書應該按順序閱讀，因為每一章都會以之前介紹過的題材為基礎。關鍵字列在每章的開頭，並在內文中以 藍色粗體 標示，後方的詞彙表中也有其定義。

閱讀本書後，學生應能：

• 描述何謂超音波

• 描述脈衝回波原理

• 比較超音波原理1和原理2

• 解釋超音波如何進入人體

• 解釋超音波如何偵測和定位解剖結構

• 討論如何從人體接收回音，並在儀器中處理

• 描述解剖資訊在顯示器上的顯示方式

• 解釋超音波如何檢測和測量組織運動和血液流動

• 列出運動和血流資訊的呈現方式

• 解釋如何定位及偵測流體在組織中的特定位置

• 列出診斷超音波影像中常見的假影

• 討論如何測試超音波儀器的效能

• 描述有關診斷超音波的風險和安全性議題

1 超音波：透視人體之窗，1

2 超音波：人類聽不見的聲音，13

3 換能器：負責傳送與接收，45

4 儀器：以操作原理1 產生解剖成像，77

5 儀器：以操作原理1 對動態與血流進行成像，138

6 儀器：使用原理2 時的解剖成像、運動和流動，190

7 假影：成像時的潛藏問題，202

8 性能，236

9 安全性 249

10 重點回顧，259