關於超導磁體MRI 的線圈排列,下列四項由內而外的順序為何?①真空層 ②主磁場線圈 ③梯度線圈 ④射頻線圈
詳細解析
本題觀念
本題考的是超導磁體 MRI 由成像空間向外的硬體層次。判斷順序時,先把受試者所在的 bore 視為最內側,再依序辨認負責接收訊號的 RF 線圈、負責空間定位的 gradient 線圈,以及包在低溫磁體外側的真空隔熱結構與主磁場超導線圈。RF 線圈必須最接近受試者,gradient 線圈要包住成像區但仍在主磁體 bore 內;真空層則屬於 cryostat 的隔熱構造,不會放在受試者旁邊。依此由內而外排列,四個代號為 ④→③→①→②。
選項分析
A.④①②③:不正確。④ RF 線圈放在最內側是合理的,但①真空層不應緊接 RF 線圈,②主磁場線圈也不會位於③梯度線圈之前。gradient 線圈與成像區之間有明確的功能關係,它應位在主磁體結構的內側;把真空層與主磁場線圈提前,破壞了超導磁體的巢狀結構。
B.①④③②:不正確。真空層是低溫系統的隔熱空間,位於較外層的 cryostat,不是最靠近病人或影像區的元件。RF 線圈與 gradient 線圈必須包住成像區,故①不可能列在最內側。此選項雖然把④、③、②的相對方向部分保留,開頭位置仍已錯誤。
C.④③①②:正確。由內而外先是 RF 線圈,再是 gradient 線圈;更外側是包覆低溫磁體的真空隔熱層,最外側才是產生 B₀ 的主磁場超導線圈。這個排列同時符合各線圈的用途、病人所在位置,以及超導磁體需要低溫與隔熱的結構需求。
D.④①③②:不正確。④位於最內側與②位於最外側的方向大致正確,但①真空層與③ gradient 線圈的相對位置顛倒。gradient 線圈屬於 bore 內的成像元件,必須在真空隔熱層的內側;真空層不能插入 RF 線圈與 gradient 線圈之間。
答案解析
超導 MRI 可用由內向外的功能順序記憶:RF、gradient、cryostat、主磁體。RF 線圈負責發送與接收射頻訊號,最靠近受試者才能有效激發並接收核磁共振訊號。gradient 線圈產生沿不同方向變化的磁場梯度,用來選擇切面、編碼空間位置與形成影像;它必須圍繞 RF 線圈,但仍位於主磁場磁體的 bore 內。
主磁場由低溫超導線圈產生。超導線圈必須維持在低溫環境,周圍由 Dewar 或 cryostat 結構及真空隔熱層降低熱傳導,因此題目列出的真空層位於 gradient 線圈外側、主磁場線圈內側。題目省略了 shim、RF shield、液氦等實際系統可能存在的其他層,應在這四個指定項目中依功能位置判斷,而不是把真空層誤想成 bore 內的空氣空間。
因此四個項目的內外順序是④射頻線圈→③梯度線圈→①真空層→②主磁場線圈,故選 C。
核心知識點
一、RF coil 最靠近成像區,負責 RF 發射與訊號接收;gradient coil 位於 RF coil 外側,負責切面選擇與空間編碼。
二、主磁場線圈是超導線圈,必須置於低溫、隔熱的 cryostat 內;真空層是降低熱傳導的重要隔熱結構,位置比 bore 內的 RF 與 gradient 硬體更外側。
三、看到由內而外的 MRI 排列題,先找最接近受試者的 RF,再找包住它的 gradient,最後辨認真空隔熱層與主磁場超導線圈。
四、B₀ 是 MRI 的靜態主磁場,提供核磁共振的基本共振條件;gradient 不是用來取代 B₀,而是在主磁場上疊加可控制的空間變化。
五、實際 MRI 還可能有 shim 線圈、RF shield、低溫容器與冷媒等結構,但考試遇到已限定的四個項目時,應依題目要求的功能層級作答。