114年:放射器材(2)

下列為梯度磁場隨時間的變化圖(由左至右),何者在梯度磁場結束後(箭號處),產生的渦電流強度最小?

A圖 圖片
B圖 圖片
C圖 圖片
D圖 圖片

詳細解析

本題觀念:

本題探討磁振造影(MRI)中「梯度磁場(Gradient magnetic field)」切換所引發的渦電流(Eddy current)效應與其補償機制。 根據法拉第電磁感應定律,梯度磁場的快速切換(變化率 dB/dtdB/dt)會在掃描儀周圍的導體(如主磁體腔壁、射頻線圈等)產生渦電流。渦電流會產生與原梯度磁場方向相反的感應磁場,進而干擾主磁場的均勻度與影像品質。 渦電流隨時間呈指數衰減。要減少梯度磁場結束後的殘餘渦電流,梯度波形的設計是關鍵。其中,梯度波形的「零階動差(淨面積)」與「一階動差(時間與振幅乘積的積分)」決定了殘留渦電流的強度。

影像分析:

題目給出四種梯度磁場隨時間變化的波形圖。箭頭處標示了梯度磁場結束的時間點。我們可將梯度的強度視為振幅(如 +1, -1),持續時間視為寬度(如寬度 1, 2):

  • 圖 A:由三個相同寬度的脈衝組成(一負、一正、一負),其波形並未相互對稱抵銷,總淨面積(零階動差)不為 00(淨面積 = -1 + 1 - 1 = -1)。
  • 圖 B:一個負向脈衝,緊接著一個正向脈衝,為典型的「雙極性梯度波形(Bipolar gradient)」。正負面積相等,淨面積為 00。
  • 圖 C:一個負向脈衝(寬度1),接續一個兩倍寬的正向脈衝。淨面積不為 00(淨面積 = -1 +

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