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114年:放射器材(2)

在磁振造影儀器中，下列何者之功能與磁梯度線圈無關？

A切面選擇
B偏折角度
C相位編碼
D頻率編碼

詳細解析

本題觀念：

本題考查磁振造影（MRI）儀器中磁梯度線圈（Magnetic gradient coils）與射頻線圈（Radiofrequency coils, RF coils）在功能上的差異。 在 MRI 的造影過程中，為了將接收到的訊號對應到正確的解剖位置，必須進行空間編碼（Spatial encoding）。空間編碼是由三個方向互為垂直的磁場梯度線圈（X, Y, Z 軸）來完成；而使質子產生共振、偏折並產生訊號的過程，則是由射頻系統中的射頻線圈（RF coils）發射射頻脈衝（RF pulse）來達成。

選項分析

  • A. 切面選擇（Slice selection）：不符合題意（有關）。在發射射頻脈衝（RF pulse）的同時，必須開啟「切面選擇梯度線圈」（通常為 Z 軸，視切面而定），使特定切面內的質子共振頻率剛好吻合 RF pulse 的頻率，藉此精準激發該切面。此步驟依賴磁場梯度線圈。
  • B. 偏折角度（Flip angle）：符合題意（無關）。偏折角度是指淨磁化向量（Net magnetization vector）受到激發後，偏離主磁場（B0B_0）方向的角度。此角度的大小公式為 α=γ⋅B1⋅τ\alpha = \gamma \cdot B_1 \cdot \tau，取決於射頻線圈所發射之 RF pulse 的振幅（射頻磁場 B1B_1 強度）與持續時間（τ\tau）。它完全由**射頻系統（RF system）**決定，與磁梯度線圈無關。
  • C. 相位編碼（Phase encoding）：不符合題意（有關）。在激發脈衝之後、讀取訊號之前，會短暫開啟「相位編碼梯度線圈」（通常為 Y 軸），讓不同位置的質子進動頻率產生短暫改變。關閉後質子頻率恢復一致，但會留下「相位差」（Phase shift），這是二維空間編碼的關鍵步驟，與磁梯度線圈有關。
  • D. 頻率編碼（Frequency encoding）：不符合題意（有關）。在接收回音訊號（Echo）的同時，會開啟「頻率編碼梯度線圈」（通常為 X 軸），使得該方向上不同位置的質子以不同的頻率釋放訊號。系統再利用傅立葉轉換（Fourier transform）解析出位置資訊，這同樣依賴磁梯度線圈的作用。

答案解析

磁場梯度線圈在 MRI 中的核心作用是「改變局部磁場強度以進行空間編碼」，其三大功能即為：(A) 切面選擇、(C) 相位編碼、(D) 頻率編碼。而 (B) 偏折角度是由射頻線圈（RF coils）所發射的射頻脈衝（RF pulse）能量所決定。因此，偏折角度與磁梯度線圈的功能無關，本題正確答案為 (B)。

核心知識點

醫事放射師國考常考 MRI 硬體系統的分類及其負責的物理任務，考生應熟記以下對應關係：

  1. 主磁鐵（Main Magnet）：產生強大且均勻的主磁場（B0B_0），使人體內的氫質子產生淨磁化向量並以特定的拉莫頻率（Larmor frequency）進動。
  2. 射頻系統（RF System）：
    • 負責發射射頻脈衝（RF pulse, B1B_1 field）。
    • 決定偏折角度（Flip angle）。
    • 負責接收質子弛豫（Relaxation）時釋放的 MR 訊號。
  3. 磁場梯度系統（Gradient System）：
    • 主要功能為空間編碼（Spatial encoding）。
    • 空間編碼三部曲：切面選擇（Slice selection）、相位編碼（Phase encoding）、頻率編碼（Frequency encoding）。

參考資料

  1. MRI 基本物理原理. 台北慈濟醫院放射診斷科. (https://vertexaisearch.cloud.google.com/grounding-api-redirect/AUZIYQG4rAgGudzql038vOW1i9puP0PUwOhD7TtMiYvdP8KDsvpxQnMX6-eYBgL8jpx7ZUP3l5TWR3o8MiOeW_P_xv3XGGPp7pceEHMevd2bcIPmZaFfmJm3rWqlf87h-tAbyyEu9tx-q4S0JcaGoqHMyPO4nHJeE-niLA==)
  2. 磁振影像學 RF coils. 國立陽明大學醫放系課程教材. (https://vertexaisearch.cloud.google.com/grounding-api-redirect/AUZIYQHJgkbjzDYe3-DjqHngQkXO2NLQ8ziBr87fk-Q4c4YCMlB_RZBtcGcJw4KFuRRZ3X0uY-gQ-gqTjAlwgPcdU6cin79ONOj0HWrG4K6nWbVKhERkCGHQ9bL16dRmVrTEkZXpSdCYQm5Yn7PFPg==)
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