在磁振造影中，關於射頻線圈同時具有發射與接收功能的敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題探討磁振造影（MRI）中收發兩用射頻線圈（Transceiver coil 或 Tx/Rx coil）的基本運作原理與硬體時序設計。在 MRI 系統中，射頻線圈扮演著「天線」的角色，負責將強大的射頻能量（RF pulse）傳遞給人體組織以激發自旋（Spins），隨後收集組織釋放出的微弱磁共振回波訊號（Echo signal）。為保護接收端敏感的電子元件並確保訊號品質，發射與接收過程必須透過切換機制在時間上分離進行。

選項分析

• (A) 線圈接收回波訊號的同時發射射頻脈衝，對組織進行激發：錯誤。MRI 系統中，發射的射頻脈衝功率極大（通常在千瓦 kW 等級），而人體組織產生的回波訊號極其微弱（通常在微瓦或皮瓦等級）。若在發射的同時進行接收，高強度的射頻脈衝會直接掩蓋微弱的磁共振訊號，甚至會燒毀接收端的高靈敏度低雜訊放大器（Low-Noise Amplifier, LNA）。因此，兩者絕對不能同時進行。
• (B) 線圈不間斷接收回波訊號，不需要發射射頻脈衝對組織進行激發：錯誤。產生磁振造影訊號的先決條件，是必須先給予符合亞佛加厥頻率（Larmor frequency）的射頻脈衝來對組織內的氫原子核進行激發，使巨觀磁化向量偏轉至橫向平面（Transverse plane）。若不發射射頻脈衝，組織不會產生任何回波訊號供線圈接收。
• (C) 線圈先發射射頻脈衝對組織進行激發，在不停止發射射頻脈衝的情況下接收回波訊號：錯誤。理由同選項 (A)。必須先停止發射射頻脈衝，才能避免發射端的強大雜訊與能量干擾接收端。實務上是透過收發切換器（Transmit/Receive Switch, T/R Switch）將線圈迅速切換至接收模式。
• (D) 線圈先發射射頻脈衝對組織進行激發，停止發射射頻脈衝的情況下接收回波訊號：正確。這正是收發兩用線圈的標準運作程序。線圈先發射射頻能量將組織激發，接著發射動作停止，系統透過 T/R Switch 切換至接收路徑，在無射頻發射干擾的背景下，安全且清晰地接收組織產生的回波訊號。

答案解析

正確答案為 (D)。 在 MRI 硬體設計中，若同一個射頻線圈兼具發射與接收功能，必須使用收發切換器（T/R Switch）來進行分時多工（Time-domain multiplexing）。在「發射階段」，切換器會將高功率射頻放大器連接至線圈，並同時隔離接收端以防止損壞；在「接收階段」，射頻脈衝發射停止，切換器將線圈連接至低雜訊放大器（LNA），此時線圈專職接收來自組織的回波訊號。因此，發射與接收在時間上必須是嚴格分離且有先後順序的。

核心知識點

醫事放射師在準備 MRI 硬體原理時，應熟記以下核心知識：

1. 射頻線圈 (RF Coil) 的功能分類：
   • 發射專用 (Transmit-only, Tx)：如內建的身體線圈 (Body coil)，主要負責大範圍且均勻的激發。
   • 接收專用 (Receive-only, Rx)：如多通道表面陣列線圈 (Surface array coil)，具備較高訊雜比 (SNR)。需配備主動解耦合電路 (Active detuning circuit) 以免在 Body coil 發射時被感應電壓燒毀。
   • 收發兩用 (Transceiver, Tx/Rx)：如常見的頭部鳥籠線圈 (Birdcage head coil) 或某些特定關節線圈。
2. 收發切換器 (T/R Switch)：
   • 功能：在發射高功率 RF 時保護低雜訊放大器 (LNA)，並在接收時阻絕發射端雜訊。主要由 PIN 二極體 (PIN diodes) 等電子元件所構成。
3. 訊號強度差異：深刻理解 RF 發射功率極大（千瓦級）與 MR 回波訊號極小（微瓦級以下）的懸殊對比，這是推導出必須「先發射後停止，再進行接收」的核心邏輯。

參考資料

1. RF coils: A practical guide for nonphysicists. J Magn Reson Imaging. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8914041/)
2. Transmit/receive switch, a transmit coil array and a receive coil array for MRI - US Patent. (https://patents.google.com/patent/US10168402B2/en)