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115年:放射器材(1)

如圖腹部 MRI掃描中，箭號所指的黑影與下列何種線圈的磁場均勻度有關？ 圖片

A主磁場線圈
B梯度線圈
C勻場線圈
D射頻線圈

詳細解析

本題觀念：

此題測驗考生對於磁振造影（MRI）中「介電效應偽影（Dielectric artifact）」或「B1 磁場不均勻（B1 inhomogeneity）」的認識。當主磁場強度提升（例如 3T），射頻脈衝的波長在人體組織中會縮短至與人體軀幹尺寸相近，進而產生駐波（Standing wave）效應與射頻衰減，導致中央區域訊號低落。此現象與「射頻線圈（Radiofrequency coil）」產生的 B1 磁場均勻度息息相關。

影像分析：

本題提供一張腹部冠狀面（Coronal）的 T2 權重 MRI 影像。

  • 視覺特徵：影像中央出現大範圍的異常訊號缺失（黑影，白色箭號所指處），而靠近體表周邊的組織訊號相對極度明亮。同時可以觀察到腸道周圍有游離水分（腹水）。
  • 臨床意義：這種「中央暗、周圍亮」的典型表現為介電效應偽影（Dielectric effect artifact），又稱為 B1 磁場不均勻偽影。此偽影在 3T 腹部 MRI 極為常見，尤其當患者體型較大或有大量腹腔積液（高導電性與介電常數）時會更加明顯。因為射頻（RF）波長在人體內縮短，產生破壞性干涉，導致腹部深處的激發翻轉角（Flip angle）不足，進而造成嚴重的訊號缺失。

選項分析

  • (A) 主磁場線圈 (Main magnetic field coil, B0)：主磁場線圈產生穩定的靜磁場。B0 磁場不均勻通常會導致影像幾何失真（Geometric distortion）、脂肪抑制失敗或 SSFP 序列出現條紋偽影（Banding artifact），而非圖中典型的中央大範圍黑影。
  • (B) 梯度線圈 (Gradient coil)：梯度線圈負責空間編碼。梯度磁場的非線性或不均勻會造成影像邊緣的幾何形變（Spatial warping），不會產生此種明暗分佈的介電偽影。
  • (C) 勻場線圈 (Shim coil)：勻場線圈的作用是優化與微調主磁場（B0）的均勻度。若勻場不良，結果同 B0 不均勻，主要影響化學位移及脂肪抑制效果，與射頻傳遞造成的中央黑影無直接關聯。
  • (D) 射頻線圈 (Radiofrequency coil, B1)：射頻線圈負責發射 RF 脈衝（B1 磁場）激發自旋，以及接收訊號。當高磁場下射頻波長縮短引起干涉，或因人體組織導電性導致射頻穿透力下降時，即會造成「B1 磁場不均勻（B1 inhomogeneity）」。此現象會直接導致腹部深層無法獲得足夠的激發能量，形成圖中箭號所指的中央黑影。故此選項正確。

答案解析

圖中箭號所指的黑影為介電效應偽影（Dielectric artifact）。在 3T 高階 MRI 掃描中，射頻脈衝（RF pulse）的頻率較高（約 128 MHz），其在人體軟組織中的波長會縮短至約 26 公分，這與成人軀幹的直徑相當。這種情況會引起駐波效應（Standing wave effects）和射頻穿透衰減，導致射頻線圈所發射的 B1 磁場（B1 transmit field） 空間分佈極度不均勻。腹部中央的質子因為破壞性干涉無法被正確翻轉，進而無法產生足夠的訊號，形成所謂的中央信號缺失（Central signal void）。因此，這種黑影與射頻線圈的磁場均勻度直接相關，正確答案為 (D)。

核心知識點

  1. 介電效應（Dielectric Effect）/ B1 磁場不均勻：高磁場（≥ 3T）下 RF 波長縮短，與人體軀幹尺寸相近，產生駐波與干涉，導致影像中央變暗、周邊變亮。
  2. 好發條件：3T MRI 腹部/骨盆腔掃描、體型肥胖者、大量腹水（Ascites）或懷孕患者。
  3. 臨床改善策略：
    • 介電墊（Dielectric pads）：放置於患者與接收線圈之間，以改變局部 RF 傳導特性，減輕偽影。
    • 平行射頻傳輸技術（Parallel RF transmission / Multi-transmit）：利用多通道獨立調整 B1 磁場的相位與振幅，動態補償 B1 均勻度。
    • 降低磁場強度：若上述方法無法改善且嚴重影響臨床診斷，可考慮將患者轉至 1.5T MRI 掃描機進行檢查。

參考資料

  1. Elster AD, ELSTER LLC. Dielectric effect - Questions and Answers in MRI. (https://mriquestions.com/dielectric-effect.html)
  2. Schieda, N., et al. (2014). Dielectric Effect. Applied Radiology.
  3. Franklin KM, Dale BM, Merkle EM. Improvement in B1-inhomogeneity artifacts in the abdomen at 3T MR imaging using a radiofrequency cushion. J Magn Reson Imaging. 2008 Jun;27(6):1443-7.
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