107年:放射器材(2)

若主磁場強度 B0=1.5 T ,線性磁場梯度 Gx =-10 mT / m ,若氫質子在 x=1 cm 處的拉莫頻率為 ω1,在x=-1cm 處的拉莫頻率為 ω2,且氫質子的 γ值(旋磁比)= 42.57 MHz/T ,則下列敘述何者正確?

Aω1<ω2
Bω1= -ω2
Cω2<42.57 MHz
Dω1-ω2=12.77 kHz

詳細解析

本題觀念:

本題考核磁振造影(MRI)中梯度磁場對拉莫頻率(Larmor frequency)的影響,以及線性梯度場下的頻率計算。拉莫頻率是 MRI 空間編碼的核心原理——梯度場使不同位置的氫質子有不同的拉莫頻率,從而實現頻率編碼(frequency encoding)。

拉莫頻率公式

拉莫頻率(Larmor frequency)的計算公式為:

ω=γBtotal\omega = \gamma \cdot B_{total}

其中 γ\gamma 為旋磁比(gyromagnetic ratio),BtotalB_{total} 為該位置的總磁場強度。

在施加線性梯度磁場 GxG_x 後,x 位置的總磁場為:

Btotal(x)=B0+GxxB_{total}(x) = B_0 + G_x \cdot x

因此拉莫頻率為:

ω(x)=γ(B0+Gxx)\omega(x) = \gamma \cdot (B_0 + G_x \cdot x)

代入數值計算

已知:

  • B0=1.5 TB_0 = 1.5 \text{ T}
  • Gx=10 mT/m=0.01 T/mG_x = -10 \text{ mT/m} = -0.01 \text{ T/m}
  • γ=42.57 MHz/T\gamma = 42.57 \text{ MHz/T}

在 x = +1 cm = +0.01 m 處(ω₁):

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