B₁ 磁場是由下列那一個線圈產生？

本題觀念：

在磁振造影（MRI）系統中，硬體設計主要包含幾種不同的線圈來產生不同功能的磁場以完成造影。其中，儀器內部的磁場主要可分為以下幾類：

1. $B_0$ 磁場（Main magnetic field，主磁場）：由主磁體（主磁場線圈）產生，為強大且均勻的靜態磁場，負責讓體內氫原子核的自旋產生相對應的排列，建立縱向淨磁化向量。
2. $B_1$ 磁場（Radiofrequency field，射頻磁場）：由射頻線圈產生，屬於短暫且與 $B_0$ 垂直的交變磁場。其頻率需符合拉莫頻率（Larmor frequency），用來給予能量、激發（Excite）質子，使淨磁化向量翻轉至橫向平面。
3. 梯度磁場（Gradient fields）：由梯度線圈產生，會在 $X, Y, Z$ 三個空間方向上產生隨距離線性變化的磁場，主要用於空間編碼（Spatial encoding）。

選項分析

• (A) 梯度線圈（Gradient coils）：錯誤。梯度線圈負責產生在空間中線性變化的梯度磁場（通常標示為 $G_x, G_y, G_z$）。其功能為對接收到的磁振訊號進行空間編碼，包含切面選擇（Slice selection）、相位編碼（Phase encoding）與頻率編碼（Frequency encoding），並非用來產生 $B_1$ 磁場。
• (B) 勻場線圈（Shim coils）：錯誤。勻場線圈的作用是產生微小且特定的補償磁場，用來修飾與校正主磁場（$B_0$）在空間中的不均勻性，確保造影區域內的磁場高度均勻（Homogeneity），並非產生 $B_1$ 磁場。
• (C) 射頻線圈（Radiofrequency coils）：正確。射頻線圈負責在掃描過程中發射射頻脈衝（RF pulse），此脈衝即為 $B_1$ 磁場。$B_1$ 磁場會以拉莫頻率與組織內的氫原子核產生共振，使其吸收能量並發生翻轉。此外，射頻線圈也常作為接收器，用來接收質子弛緩（Relaxation）時釋放出的磁振訊號。
• (D) 主磁場線圈（Main magnetic field coils）：錯誤。主磁場線圈（現今多為超導線圈）負責產生強大且穩定的靜磁場，即 $B_0$ 磁場，使病患體內原本雜亂無章的質子自旋方向趨於一致，產生可被觀測的巨觀磁化向量。

答案解析

MRI 系統中的 $B_1$ 磁場專指「射頻磁場」，其作用方向必定與主磁場（$B_0$）垂直。藉由共振原理，它將原本平行於主磁場的淨磁化向量翻轉至橫向平面（XY平面）以產生可被偵測的訊號。產生此射頻脈衝（$B_1$ 磁場）的硬體元件正是「射頻線圈」（Radiofrequency coils）。因此，選項 (C) 為正確答案。

核心知識點

醫事放射師在準備 MRI 儀器學與物理學時，必須熟記三大線圈系統與其對應的磁場代號及核心功能：

1. 主磁場線圈 (Main Magnet)：產生 $B_0$（靜磁場），決定共振頻率並建立縱向磁化向量。
2. 射頻線圈 (RF Coils)：產生 $B_1$（交變磁場/射頻脈衝），頻率等於拉莫頻率，用於激發自旋（發射）與接收訊號。
3. 梯度線圈 (Gradient Coils)：產生線性變化的磁場，負責訊號的空間編碼。
4. 勻場線圈 (Shim Coils)：提供微調磁場，用來補償 $B_0$ 的不均勻度（Shimming）。

參考資料

1. Recent Progress in Birdcage RF Coil Technology for MRI System
2. 磁共振成像(MRI) | Analog Devices
3. BME 5030 Final Paper: Development of Radio-Frequency Coil System in Magnetic Resonance Imaging