114年:放射診斷(2)

有關磁振造影中平面回波成像(echo planar imaging)的特性敘述,下列何者錯誤?

A由於快速成像的特性,廣泛用於結構性與功能性造影
B可利用單次激發,連續採樣,達成快速成像
C其k-space掃描軌跡必須為螺旋式
D其化學位移(chemical shift)假影,只會在相位編碼方向

詳細解析

本題觀念:

平面回波成像(Echo Planar Imaging, EPI)是磁振造影(MRI)中最快速的脈衝序列之一。其核心原理是在單次(或少數幾次)射頻(RF)脈衝激發後,藉由快速且連續地切換頻率編碼梯度(Frequency encoding gradient),並搭配相位編碼梯度(Phase encoding gradient),在極短的時間內(通常小於 100 毫秒)連續採集一連串的回波,以一次填滿整個 k-space。由於其極高的時間解析度,EPI 是功能性磁振造影(fMRI)、擴散磁振造影(DWI)等不可或缺的技術。

選項分析

A. 由於快速成像的特性,廣泛用於結構性與功能性造影 正確。EPI 極快的成像速度可以有效凍結生理運動(如呼吸、心跳等),因此被廣泛應用於需要高時間解析度的功能性造影(例如 fMRI 的血氧濃度相依對比, BOLD)以及快速的結構性、擴散造影(DWI)與灌注造影(Perfusion MRI)中。

B. 可利用單次激發,連續採樣,達成快速成像 正確。EPI 最具代表性的應用即為「單次激發平面回波成像」(Single-shot EPI, SS-EPI)。在此技術中,給定一次射頻激發脈衝後,系統會連續正負交替切換讀取梯度,產生多個梯度回波(Gradient echoes),一次連續採樣完成單張影像所需的所有 k-space 數據。

C. 其k-space掃描軌跡必須為螺旋式 錯誤。傳統 EPI 最典型的 k-space 掃描軌跡為「笛卡兒座標式」(Cartesian trajectory),具體呈現為來回折返的「鋸齒狀(Zig-zag)」或階梯狀(Blipped EPI)。雖然「螺旋式(Spiral imaging)」也是一種常見且能快速填滿 k-space 的造影軌跡技術,但傳統定義上的 EPI 指的是笛卡兒式的快速折返掃描,且 EPI 軌跡絕對「不是必須」為螺旋式。

D. 其化學位移(chemical shift)假影,只會在相位編碼方向 正確。在 EPI 造影中,頻率編碼(Frequency-encoding)方向的採樣速度極快,該方向的每個像素頻寬(Bandwidth per pixel)很大(約 1500 Hz/pixel 以上),因此頻率編碼方向幾乎不會產生化學位移假影。然而,在相位編碼(Phase-encoding)方向,由於採集整個 k-space 需要等待所有回波完成,導致該方向的等效頻寬極低(約 10-30 Hz/pixel)。由於水和脂肪的進動頻率差異(在 1.5T 磁場下約為 220 Hz)遠大於相位編碼方向的像素頻寬,這使得化學位移引起的空間錯位(Spatial misregistration)幾乎完全集中在相位編碼方向上,產生嚴重的假影。因此,EPI 經常必須搭配脂肪抑制(Fat suppression)技術。

答案解析

綜合上述分析,EPI 的標準 k-space 填補軌跡為來回折返的直線階梯狀(Blipped Cartesian),而非螺旋式(Spiral trajectory)。螺旋造影與 EPI 雖然都屬於能快速覆蓋 k-space 的技術,但軌跡設計完全不同。因此,選項 C 的敘述為錯誤,是本題的正確答案。

核心知識點

醫事放射師國考中,關於 平面回波成像 (EPI) 的必考重點包含:

  1. 造影原理:利用單次射頻激發 (Single-shot) 與連續正反交替的讀取梯度 (Readout gradient) 快速填滿 k-space。
  2. K-space 軌跡:標準 EPI 為 Blipped Cartesian (階梯直線形);Spiral (螺旋形) 屬於非笛卡兒的另一種類型軌跡。
  3. EPI 專屬假影與特性
    • 化學位移假影 (Chemical shift artifact):因為相位編碼方向的「等效頻寬極低」,此假影僅發生在相位編碼方向
    • 磁化率假影 (Susceptibility artifact) 與幾何扭曲 (Geometric distortion):好發於組織交界面 (如鼻竇、顳骨岩部),同樣也是沿著相位編碼方向發生。
    • Nyquist N/2 鬼影 (Ghosting):因正反交替讀取梯度造成奇數與偶數回波的時間/相位誤差,導致在相位編碼方向產生錯位 N/2 的鬼影。
  4. 臨床應用:是 fMRI (BOLD 訊號)、DWI、DTI、Perfusion (PWI) 的標準核心脈衝序列。

參考資料

  1. Echo Planar Imaging | Radiology Key
  2. Chemical shift in phase - Questions and Answers in MRI
  3. k-space: trajectories - Questions and Answers in MRI