皮膚科王修含醫師: 超音波傳遞速率：聲音速度與介質的關係

超音波傳遞速率：聲音速度與介質的關係

皮膚科王修含醫師 (台大皮膚科皮膚高頻超音波特別門診負責醫師)

超音波的傳遞速率取決於音波行經的介質，與超音波本身的頻率無關。介質的質量、分子空間分布，以及此物質成分間彼此的吸引力，會影響超音波的進行，例如在較緻密的骨骼、金屬中，聲速可達每秒3000公尺以上，但在質地較鬆軟的空氣、水等可壓縮性物質中，聲速分別僅達每秒300與1480公尺。一般的生物組織，如皮膚、肌肉、肝臟、腎臟、血液等，由於大約有70% 的組成是水分，所以超音波的速率與水中音速相近，約為每秒1500至1600公尺之間。

當超音波經過不同的物質時，例如由皮膚進入肌肉，或由肌肉進入骨骼時，由於聲速的差異，音波會出現反射現象，但超音波的頻率則不受反射現象的影響。超音波探頭可接收此反射信號，經過影像處理而產生超音波的檢查圖片，因此，介質中的超音波傳播速率會影響超音波影像結果。

圖：手指靜脈湖(venous lake)之皮膚超音波影像，由於超音波在水、表皮、真皮、病灶、骨骼處的聲速皆不同，故可產生複雜的聲波反射信號，經高頻超音波探頭接收後，經過儀器的影像處理而產生右圖的超音波影像圖片，虛線圓圈即為病灶，位於真皮層內。(攝於台大皮膚科皮膚高頻超音波特別門診)
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以下為超音波在不同介質中的傳遞速率：

介質	音速(m/sec)
空氣	330
肺部	500
水	1480
腦部	1540
角質層(Stratum corneum)	1550
表皮(Epidermis)	1540
真皮(Dermis)	1580
皮下組織/脂肪層(Subcutis/ fat)	1440
整層皮膚平均值	1577
肝臟	1550
腎臟	1560
血液	1570
肌肉	1580
眼球水晶體(Lens)	1620
骨骼	4000
金屬	3000 – 6000