115年:放射器材(2)

在醫用MRI 中,關於表面線圈(surface coil)與體線圈(volume coil)的敘述,下列何者最適當?

A表面線圈具有射頻發射功能,而體線圈沒有
B體線圈具有射頻發射功能,而表面線圈較常使用於接收訊號
C兩種線圈都不具有射頻發射功能
D體線圈只具有射頻發射功能,並無接收功能

詳細解析

本題觀念

醫用磁振造影(magnetic resonance imaging, MRI)的射頻線圈(radiofrequency coil, RF coil)主要有發射、接收與收發兩用三種工作型態。MRI先用RF脈衝把氫原子核的磁化激發到適當狀態,再由線圈接收組織產生的磁共振訊號;因此判斷表面線圈與體線圈時,不能只看線圈名稱,還要區分它在系統中負責的是激發、接收,或兩者兼具。

體線圈(volume coil)包覆較大的解剖範圍,設計重點是提供覆蓋範圍廣且較均勻的射頻磁場(B₁),所以常作為發射線圈。表面線圈(surface coil)貼近特定身體部位,接收靈敏度高、訊噪比佳,但射頻場隨距離改變,在較大範圍內不夠均勻,故臨床上較常用來接收局部訊號。這個「體線圈常發射、表面線圈常接收」的分工正是本題判斷重點。

選項分析

A. 表面線圈具有射頻發射功能,而體線圈沒有:不適當。表面線圈在特殊設計下並非絕對不能收發兩用,但它的局部敏感度與空間覆蓋限制,使其在醫用MRI中通常被當作接收線圈使用。相反地,體線圈可在較大範圍建立均勻B₁場,是常見的RF發射來源;因此A把兩者的典型分工顛倒了。

B. 體線圈具有射頻發射功能,而表面線圈較常使用於接收訊號:適當,為本題答案。體線圈的幾何結構有利於產生均勻RF激發,body coil常用來發射RF脈衝;表面線圈貼近目標部位,能以較高靈敏度接收局部回訊。此敘述使用「較常」描述臨床配置,沒有把可能的收發兩用設計誤說成絕對規則。

C. 兩種線圈都不具有射頻發射功能:不適當。MRI的訊號形成需要RF發射線圈激發自旋,之後才有接收回訊的步驟。體線圈或其他專用發射線圈可以完成這項工作;說兩種線圈都沒有發射功能,等於否定RF激發所需的硬體。

D. 體線圈只具有射頻發射功能,並無接收功能:不適當。體線圈確實常負責發射,但某些volume coil可設計為transmit-receive coil,或在特定系統中兼作接收。題目問典型功能分工時,不能把「常作發射」擴大成「只能發射」;只要存在收發兩用配置,D的絕對說法便不成立。

答案解析

RF線圈的兩個基本任務是把RF能量送入身體,以及把組織中的磁共振訊號收回來。發射端需要在檢查範圍內產生足夠均勻的B₁場,讓被激發的自旋受到一致的翻轉;接收端則希望靠近目標組織,以提高局部訊號與降低雜訊的相對影響。體線圈覆蓋範圍大、B₁均勻性較好,適合擔任發射端;表面線圈雖然場分布較局部,卻能在靠近線圈的區域提供高接收靈敏度,因此常作接收端。

以實際MRI硬體理解,body coil可在較大範圍送出RF pulse,陣列式表面線圈則可接收不同位置的訊號並進行平行影像重建。某些線圈確實具有transmit-receive能力,但那是線圈設計與序列配置的延伸,不改變本題所考的典型分類。故依公告答案選B。

核心知識點

  1. RF線圈可分為transmit、receive及transmit-receive三類,必須依工作功能判斷,不能只依外觀命名。
  2. volume coil覆蓋範圍較大,可提供較均勻的B₁場,body coil常作RF發射。
  3. surface coil靠近目標組織,局部接收靈敏度與訊噪比通常較高,因此較常用於接收訊號。
  4. 表面線圈的RF場容易隨距離衰減,均勻性不適合作為大範圍主要發射場;這是「較常接收」的物理原因。
  5. 「常作發射」不等於「只能發射」;volume coil仍可能是收發兩用設計。
  6. 解題時先分清RF發射負責自旋激發,接收線圈負責偵測回訊,再將覆蓋範圍、均勻性與局部靈敏度連回線圈類型。

參考資料

  1. Basic Principles of and Practical Guide to Clinical MRI Radiofrequency Coils
  2. Coils – MRI for Technologists
  3. RF coils: A practical guide for nonphysicists(PMID: 29897651)
  4. Radiofrequency coil