115年:放射器材(2)

下列何者是影響雜散磁場(fringe field)強度的最主要因素?

A掃描序列中180 度RF pulse 的數目
B主磁場的強度與磁體設計
C病人的體重以及組織組成
D梯度線圈的線圈數目

詳細解析

本題觀念

磁振造影(magnetic resonance imaging, MRI)的雜散磁場(fringe field)是主磁場 B₀ 在磁體 bore 外向周圍空間延伸的磁場,不是影像序列中某個 RF pulse 或梯度切換單獨造成的現象。判斷它的強弱,先看主磁場強度,再看磁體的幾何形狀、bore 尺寸、磁體配置與主動或被動屏蔽設計。主磁場越強,若其他設計條件相近,bore 外可測得的磁場通常越大、等磁場線也可能延伸得更遠;磁體設計則會改變場線如何向外散開。因此本題是在分辨「靜態主磁場的空間分布」與「掃描時的 RF、梯度及病人負載」各自扮演的角色。

選項分析

A 不正確。 180 度 RF pulse 是特定脈衝序列的射頻激發,用來重新聚焦橫向磁化或形成回波。它會影響掃描期間的 RF 能量、組織受熱與訊號形成,但不是決定磁體在 bore 外靜態場線分布的主要因素。即使同一台 MRI 改用不同回波序列,主磁體產生的 fringe field 不會因 180 度脈衝數目改變。

B 正確。 Fringe field 可視為主磁體 B₀ 的外部延伸。B₀ 強度提供第一個決定性因素;例如高場系統通常需要更大的安全管制範圍,低場系統的外部場則相對較弱。可是不能只看磁場數值,因為磁體的長度與形狀、開口(bore)大小、線圈配置,以及主動屏蔽或鐵磁性被動屏蔽,都會影響場線的封閉程度與空間梯度。正因為「主磁場強度」與「磁體設計」共同決定實際分布,B 最完整地回答了問題。

C 不正確。 病人體重、身體尺寸與組織組成會影響 RF 線圈的電性負載、訊號雜訊比、射頻功率與特定吸收率(specific absorption rate, SAR),也可能使影像均勻度或線圈調諧受到影響。然而這些是病人放入磁體後對 RF 與成像條件的影響,不是產生或主導主磁體外部 fringe field 的因素。把病人負載與雜散磁場混在一起,是本選項的關鍵錯誤。

D 不正確。 梯度線圈產生沿各方向變化的磁場,供切片選擇、頻率編碼與相位編碼使用;梯度場會隨時間快速切換,並可能造成聲音、周邊神經刺激或渦電流相關問題。它和主磁場的邊緣效應不是同一概念。梯度線圈的線圈數目也不是決定主磁體外部靜態 fringe field 的主要參數,故不能選 D。

答案解析

正解為 B:主磁場的強度與磁體設計。可用兩步驟記憶:第一,確認來源;fringe field 的本質是主磁體 B₀ 在空間中的外溢,而 B₀ 的強度直接影響外部場的量級。第二,確認形狀;磁體幾何、bore 尺寸、線圈排列和屏蔽,決定同樣的 B₀ 會在多大範圍內呈現特定磁場值。MRI 安全區域的劃定,正是依據設備周邊實際測得的等磁場線與製造商資料,而非依 RF pulse 數目、病人重量或梯度線圈數目推算。

這個分辨也有實務意義:fringe field 會影響磁性物品與植入式裝置的安全評估,工作人員必須注意設備周圍的場強與管制邊界;RF 安全則另需考量 SAR、導線迴路和接觸灼傷;梯度安全則關注切換梯度的生理刺激與噪音。三者都屬 MRI 安全,但來源、時間特性與防護方式不同。

核心知識點

考點整理可分成三層:

  1. 主磁場與 fringe field: 主磁體產生近似靜態的 B₀;bore 內是主要成像區,bore 外仍存在向外延伸的磁場,稱為 fringe field。
  2. 影響因素: 外部場的強度與範圍主要由 B₀、磁體幾何、bore 尺寸、磁體構型及屏蔽設計決定。屏蔽可使磁場更集中於設備周圍較小範圍,但仍須依實測場線管理。
  3. 不要混淆三種場: RF 線圈負責激發或接收射頻訊號;梯度線圈負責空間編碼;主磁體負責 B₀ 與其外部 fringe field。病人因素可改變 RF 負載與 SAR,卻不是主磁體外部雜散場的主要來源。

參考資料

  1. Magnetic field distribution (fringe field) | Radiology
  2. Chapter 12: Magnetic Resonance Imaging