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114年:放射器材(2)

在 MRI 影像中的化學位移假影，可透過下列那種方式改善？

A增加射頻激發強度
B降低梯度磁場爬升速度（slew rate）
C降低射頻激發頻寬
D降低主磁場強度

詳細解析

本題觀念：

本題探討磁振造影（MRI）中常見的**化學位移假影（Chemical shift artifact）**之成因及改善方式。化學位移假影肇因於水分子與脂肪分子中氫質子的電子雲遮蔽效應不同，導致兩者在相同主磁場（B0B_0）下的共振頻率存在約 3.5 ppm 的差異。這種頻率差異會導致系統在利用頻率進行空間定位時（如頻率編碼方向或切面選擇方向），將脂肪訊號誤認在錯誤的空間位置上，從而在水脂交界處產生亮帶與暗帶的錯位假影。

選項分析

  • A. 增加射頻激發強度：錯誤。增加射頻激發強度（B1B_1 field）主要影響質子的翻轉角（flip angle）以及人體吸收的特定吸收率（SAR），不會改變水與脂肪的共振頻率差異，因此無法改善化學位移假影。
  • B. 降低梯度磁場爬升速度（slew rate）：錯誤。降低梯度爬升速度會使梯度磁場需要更長的時間才能達到最大強度，這通常會迫使最短回訊時間（TE）拉長，或是限制了可用的最大接收頻寬。若因此導致系統必須使用較低的接收頻寬，反而會加重化學位移假影。
  • C. 降低射頻激發頻寬：錯誤。若降低射頻「激發」頻寬（transmit bandwidth），在維持相同切面厚度的前提下，系統必須對應降低切面選擇梯度磁場（slice-selection gradient）的強度。梯度磁場越弱，水與脂肪間固定的頻率差（Δf\Delta f）在空間上就會被放大成更遠的距離，這會嚴重惡化切面選擇方向的化學位移假影（slice misregistration）。（註：若此選項暗示的是「接收頻寬 receiver bandwidth」，降低接收頻寬會減少每個像素代表的頻率範圍 [Hz/pixel]，同樣會使固定的水脂頻率差跨越更多的像素，使假影在影像上變得更寬、更嚴重）。
  • D. 降低主磁場強度：正確。水與脂肪的共振頻率差異在公式上表示為 Δf=3.5 ppm×γ×B0\Delta f = 3.5 \text{ ppm} \times \gamma \times B_0。可以看出此頻率差異與主磁場強度成正比（例如 1.5T 系統下約差 220 Hz；3.0T 系統下約差 440 Hz）。因此，降低主磁場強度能直接縮小水脂的頻率差（Δf\Delta f），從物理根本上減輕化學位移假影。

答案解析

化學位移假影的大小與水脂之間的頻率差異（Δf\Delta f）直接相關，且該頻率差異正比於主磁場強度（B0B_0）。當使用較低的主磁場（例如 1.5T 甚至更低）時，水脂共振頻率差距變小，空間定位的誤差也會隨之縮小。

臨床上針對第一型化學位移假影（Type 1 chemical shift artifact）的改善策略主要包括：

  1. 降低主磁場強度（如本題選項 D）
  2. 增加接收頻寬（Increase receiver bandwidth）：提高每像素的頻率範圍（Hz/pixel），讓位移的像素數減少。
  3. 使用脂肪抑制技術（Fat suppression, 如 STIR 或 Fat-sat）：直接消除脂肪訊號，治標治本。
  4. 互換頻率與相位編碼方向（Swap phase/frequency encoding direction）：雖然假影大小不變，但可將假影轉移至不遮擋重要病灶的方向（因傳統自旋回訊序列中，化學位移假影只發生在頻率編碼方向）。

基於上述原理，只有選項 (D) 能夠改善化學位移假影，故為最正確的答案。

核心知識點

醫事放射師國考針對「化學位移假影」的常見考點，請考生務必熟記：

  1. 物理成因：水與脂肪共振頻率差異為 3.5 ppm。正比於主磁場強度（1.5T 約 220 Hz；3.0T 約 440 Hz）。
  2. 第一型化學位移 (Type 1)：
    • 發生於頻率編碼方向（Frequency-encoding direction）。
    • 表現：水脂交界處的一側出現亮帶（訊號重疊），另一側出現暗帶（訊號缺失）。
    • 改善方式：↑\uparrow 接收頻寬、↓\downarrow 主磁場強度 B0B_0、使用脂肪抑制、互換相位/頻率編碼方向。
  3. 第二型化學位移 (Type 2 / India ink artifact)：
    • 發生於所有的方向（由同體素內相位抵銷引起）。
    • 表現：在梯度回訊（GRE）序列的 Out-of-phase（相異相）時間點，器官外緣的水脂交界處出現黑色勾邊。
    • 特徵：可用來診斷含有微量脂肪的病灶（如腎上腺腺瘤、脂肪肝）。

參考資料

  1. Body MR Imaging: Artifacts, k-Space, and Solutions - PMC - NIH. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4613867/)
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