115年:醫物幅安(2)

在傳統的spin echo 波序造影中,關於相位編碼梯度磁場的敘述,下列何者最不適當?

A可在180 度射頻脈衝之前或之後開啟
B在不同次的激發中,應開啟不同的梯度磁場強度
C可與頻率編碼梯度磁場同時開啟與關閉,以縮短TE
D正確使用相位編碼梯度磁場,可創造出偽頻率(pseudo-frequency)

詳細解析

本題觀念

本題考的是傳統 spin echo(自旋回波)造影如何用梯度磁場完成空間編碼。相位編碼梯度不是靠回波讀出當下的頻率差來定位,而是在短時間內讓不同位置的自旋累積不同相位;每次激發改變梯度強度,就能取得 k-space 中不同的相位編碼線。判斷這類敘述時,要把相位編碼的時間位置、每次激發的梯度變化,以及頻率編碼在回波收集時的角色分開思考。傳統 spin echo 先以 90° RF 脈衝激發,再以 180° RF 脈衝重新聚焦,最後在回波附近以讀出梯度收集訊號。相位編碼可以安排在 180° 脈衝前或後,但實際序列會選擇能兼顧最短 TE 與所需 k-space 填充的時序。

選項分析

**A 正確。**相位編碼梯度可放在 180° RF 脈衝之前,也可放在其後。常見的傳統 spin echo 會在 90° 與 180° 之間施加相位編碼,使相位差先被建立;某些序列也能在 180° 後施加。梯度位於哪一側會影響相位演化與回波時序,但不能因此說只有單一位置才可能。

**B 正確。**一次激發通常只取得一條或一組特定相位編碼的 k-space 資料。若每次都用相同梯度強度,所有訊號會落在相同的相位編碼位置,無法填滿影像矩陣。因此必須在不同次激發改變相位編碼梯度的面積或強度,使自旋得到不同的相位偏移,逐步收集由負到正或其他排序方式的 k-space 線。這也是相位編碼會增加掃描時間的原因之一。

**C 不適當。**頻率編碼梯度又稱讀出梯度,主要在 180° 脈衝後、回波形成與訊號收集的時段運作,讓不同位置的共振頻率不同,並於取樣期間完成頻率方向定位。相位編碼梯度的主要作用則是在讀出前先建立位置相關的相位。兩者在某些複合序列中可能有時間上的部分重疊,但不能把「同時開啟與關閉」當成傳統 spin echo 用來縮短 TE 的標準原理;這會混淆相位編碼與讀出編碼的時序。

**D 正確。**相位編碼造成的是位置相關的相位差,不是讀出期間直接量到的頻率差。在 k-space 與空間頻率的描述裡,相位方向的編碼可用 pseudo-frequency(偽頻率)或空間頻率概念表示。這裡的偽頻率是描述空間相位變化的方便語言,不代表真的在接收器中產生一個新的時間振盪頻率;只要理解這個定義,D 的敘述可以成立。

答案解析

本題最不適當的是 C。傳統 spin echo 的空間定位由兩個互補步驟完成:讀出梯度在回波收集期間提供頻率編碼;相位編碼梯度則以一次激發一個梯度設定的方式,先讓不同位置產生可區分的相位,再透過多次激發逐條填入 k-space。縮短 TE 的關鍵是安排 RF 脈衝、相位編碼與讀出梯度的時間,使回波能在較短時間形成,而不是把兩種編碼梯度概括為同時開關。看到選項把相位編碼直接等同於頻率編碼,或以不具體的重疊時序宣稱能縮短 TE,就要特別留意。

核心知識點

  1. 相位編碼:梯度使磁場位置差轉成累積相位差;一次激發設定一個相位編碼值,重複激發並改變梯度,才能取得多條 k-space 線。
  2. 頻率編碼:讀出梯度通常在回波收集期間施加,利用不同位置的頻率差完成另一個方向的定位。
  3. 180° RF 脈衝:主要作用是重新聚焦因磁場不均勻造成的去相位,使訊號在 TE 附近形成 spin echo;它不是相位編碼梯度本身。
  4. TE 與時序:TE 是從激發到回波中心的時間。梯度的位置、持續時間與 RF 脈衝間隔必須一起看,不能只看某一個梯度是否曾經重疊。
  5. k-space:每次讀出取得的是空間頻率資料,最後經傅立葉轉換形成影像;相位編碼值改變,代表取樣到 k-space 的不同位置。

參考資料

  1. CHAPTER-8: The Basics of MRI
  2. Principles of Quantitative MR Imaging with Illustrated Review of Applicable Modular Pulse Diagrams
  3. Spatial Encoding - Principles of MRI
  4. Principles of Magnetic Resonance Imaging