在磁振造影系統中， Z軸方向之梯度磁場線圈設計型式為何？

本題觀念：

本題考 MRI 梯度磁場線圈（gradient coil）的設計型式，特別是 Z 軸方向梯度線圈（$G_z$ gradient coil）所採用的線圈設計。MRI 系統中有三組梯度線圈（$G_x$、$G_y$、$G_z$），各軸因幾何需求不同而採用不同設計原理。

選項分析

(A) Golay coil Golay coil 是用於產生橫向（transverse）梯度的線圈設計，即 X 軸（$G_x$）和 Y 軸（$G_y$）方向的梯度。Golay（1958 年由 Marcel Golay 提出）採用雙鞍型（double-saddle）設計，線圈排列在圓柱體表面，適合產生橫向的線性磁場梯度。X 軸和 Y 軸的線圈設計相同，但繞 Z 軸旋轉 90°。此選項為橫向梯度的答案，非 Z 軸。

(B) Maxwell pair coil 正確。Maxwell pair（馬克士威線圈對）是產生 Z 軸梯度（$G_z$）的標準設計。其設計特徵：

• 兩個圓形線圈同軸排列，沿 Z 軸方向在 $z=0$ 平面兩側對稱分佈
• 兩個線圈電流方向相反（反向電流），產生反對稱磁場，在兩線圈之間形成線性梯度
• 最佳線圈間距為線圈半徑 $r$ 的 $\sqrt{3}$ 倍（$\approx 1.73r$），此間距可消除 $Z^3

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