擴散加權（diffusion weighted）磁振造影的參數 b 值，其大小和下列何者最相關？

本題觀念：

擴散加權影像（Diffusion-Weighted Imaging, DWI）是磁振造影中利用水分子微觀擴散運動的特性來產生影像對比的技術，為臨床上診斷急性腦梗塞及癌症腫瘤的重要工具。在 DWI 序列中，**「b值（b-value）」**決定了影像對水分子擴散運動的敏感程度，b值越大代表擴散權重越重。決定 b 值大小的核心條件皆與擴散梯度磁場（Diffusion gradients）的施加方式及原子核本身的物理特性有關。

選項分析

• (A) 射頻線圈（RF coil）的大小：錯誤。射頻線圈的設計與大小主要影響的是影像的訊雜比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）與造影視野範圍（FOV），它與 b 值的決定或計算完全無關。
• (B) 重複時間（repetition time）的長短：錯誤。重複時間（TR）主要影響影像的 T1 權重（T1-weighting）以及整體的掃描時間。儘管 DWI 序列常搭配單次激發平滑回訊造影（Single-shot EPI），且通常具有較長的 TR 以獲取足夠訊號，但 TR 本身並不參與 b 值的物理計算。
• (C) 含氧血紅素（oxyhemoglobin）的濃度：錯誤。含氧血紅素（抗磁性）與去氧血紅素（順磁性）的濃度變化，會改變局部組織的微觀磁場均勻度，進而影響 T2* 訊號。這是功能性磁振造影（fMRI）中血氧濃度相依對比（BOLD效應）的基礎原理，與 DWI 的 b 值無關。
• (D) 磁旋比（gyromagnetic ratio）的大小：正確。b 值的理論計算公式中，直接包含了造影目標原子核（通常為氫質子）的磁旋比（$\gamma$）。b 值的大小與磁旋比的平方成正比關係。

答案解析

正確答案為 (D)。

在磁振造影中，DWI 常使用的脈衝梯度自旋回訊序列（Pulsed Gradient Spin Echo, PGSE）的 b 值，是由知名的 Stejskal-Tanner 公式 所定義： $b = \gamma^2 G^2 \delta^2 \left(\Delta - \frac{\delta}{3}\right)$ 公式中各項物理參數代表的意義如下：

• $\gamma$（Gyromagnetic ratio）：磁旋比
• $G$（Gradient amplitude）：擴散梯度磁場的強度
• $\delta$（Gradient duration）：擴散梯度磁場的持續時間
• $\Delta$（Gradient interval）：兩個擴散梯度磁場之間的間隔時間

由該公式可清楚看出，b 值的大小是由外加的梯度磁場參數（$G$、$\delta$、$\Delta$）以及質子本身的**磁旋比（$\gamma$）**所共同決定的。因此在所給的選項中，僅有磁旋比是直接決定 b 值大小的物理變數。

核心知識點

醫事放射師國考常考的 DWI 相關參數與物理基礎，考生應熟記以下重點：

1. Stejskal-Tanner 公式與 b 值影響因素：
   • 掌握 $b \propto \gamma^2$、$b \propto G^2$。
   • 臨床上若要提高序列的 b 值，通常是由 MRI 儀器增加擴散梯度磁場的強度（$G$）或拉長其施加時間（$\delta$）。
2. b 值與訊號強度（Signal Intensity）的關係：
   • 訊號衰減公式為：$S = S_0 e^{-b \cdot ADC}$ （$S_0$為沒有擴散權重 $b=0$ 時的訊號）。
   • b 值越高：對水分子擴散受限越敏感、能減少 T2 穿透效應（T2 shine-through），但缺點是訊雜比（SNR）會大幅下降。
3. ADC Map（表觀擴散係數圖）：
   • 為了排除 T2 穿透效應造成的偽陽性，必須透過至少兩個不同 b 值（如 b=0 與 b=1000 $s/mm^2$）來計算 ADC map。
   • 急性腦梗塞（細胞毒性水腫）的典型表現：在 DWI 影像呈高訊號（High signal），而在 ADC map 呈低訊號（Low signal）。

參考資料

1. b-value diffusion - Questions and Answers in MRI
2. Diffusion-Weighted MR Imaging - Radiology Key
3. Diffusion weighted imaging - Radiology Cafe