115年:放射診斷(2)

磁振造影檢查中,決定影像切面位置的因子為何?

A接收頻寬(received bandwidth)的中心頻率
B接收頻寬(received bandwidth)的頻寬
C激發頻寬(transmit bandwidth)的中心頻率
D激發頻寬(transmit bandwidth)的頻寬

詳細解析

本題觀念

磁振造影(magnetic resonance imaging, MRI)的切面選擇,是在射頻脈衝(radiofrequency, RF)激發的同時,施加切面選擇梯度(slice-select gradient),讓磁場強度與位置產生可預期的對應。因為不同位置的磁場不同,該處氫質子的拉莫爾頻率(Larmor frequency)也不同;RF 脈衝的中心頻率調到哪一個共振頻率,就主要選中哪一個空間位置。因此,中心頻率決定切面的中心位置,並不是接收端的頻率參數在決定切面。

切面選擇可用「頻率對位置」來理解。若主磁場為 B₀、梯度方向的位置為 z,局部拉莫爾頻率會隨 z 改變;調整 RF 中心頻率,就等於改變被激發的 z 位置。RF 的頻寬則代表可被同一個脈衝涵蓋的頻率範圍,在切面選擇梯度固定時,頻率範圍越寬,對應的空間範圍越厚,所以主要影響切面厚度。這是「中心頻率管位置、頻寬管厚度」的核心區分。

選項分析

  • A:接收頻寬的中心頻率。錯誤。 接收頻寬屬於接收與讀出階段,處理的是已激發自旋所產生的訊號。它不負責在 RF 激發時選定哪一層組織,因此接收頻寬的中心頻率不會決定切面位置。

  • B:接收頻寬的頻寬。錯誤。 接收頻寬的寬度是讀出或頻率編碼所涵蓋的訊號頻率範圍,會牽涉取樣範圍、讀出時間與訊號特性。這個參數作用在切面已經選定之後,不能取代切面選擇梯度與 RF 脈衝的配合。

  • C:激發頻寬的中心頻率。正確。 切面選擇梯度使不同位置的自旋具有不同拉莫爾頻率;激發 RF 的中心頻率決定脈衝主要與哪一位置的自旋共振,故決定切面中心位置。中心頻率改變時,選中的切面會沿梯度方向移動。

  • D:激發頻寬的頻寬。錯誤。 激發頻寬代表 RF 脈衝涵蓋的頻率範圍。切面選擇梯度與其他條件固定時,頻寬增加會涵蓋較大的位置範圍,使切面變厚;頻寬縮小則使切面變薄。它主要決定厚度,不是切面中心位置。

答案解析

本題問的是「切面位置」,要先抓住位置與頻率的對應,而不是看到 bandwidth 就直接選頻寬。切面選擇梯度建立位置相關的磁場與共振頻率,RF 激發脈衝的中心頻率再指定要激發哪一個頻率區段的中心。因此,切面中心位置由激發頻寬的中心頻率決定,答案為 C。激發頻寬的寬度則與切面厚度有關;接收頻寬的中心頻率與寬度都屬於後續讀出、頻率編碼的概念,不能拿來回答切面位置。

核心知識點

  1. **切面位置:**由切面選擇梯度下的 RF 激發中心頻率決定;中心頻率改變,選中的切面位置隨之改變。
  2. **切面厚度:**由激發 RF 頻寬、切面選擇梯度強度與磁旋比共同影響;在梯度固定時,激發頻寬越寬,切面越厚。
  3. **接收頻寬:**屬於訊號接收與讀出/頻率編碼階段,主要用來處理已選定切面內的訊號,不是切面選擇參數。
  4. **考題辨識:**看到「位置」先聯想到 RF 中心頻率;看到「厚度」再聯想到 RF 頻寬與切面選擇梯度。兩組 bandwidth 雖然都出現在 MRI 參數中,但分屬激發端與接收端,功能不可混淆。

參考資料

  1. Medical Engineering I, Chapter 6: Magnetic Resonance Imaging
  2. Cardiovascular magnetic resonance physics for clinicians: part I
  3. Physics of magnetic resonance imaging