106年:醫物幅安(2)

在一 1.5 T MR 造影儀內,沿著 X-軸距離磁體中心( isocenter )3公分處放置一個水球。若給予 X方向上的磁梯度強度為 Gx =3mT/m 時,試問在水球處的磁場強度及方向可能為下列何者?

A磁場強度為 0.09 mT ,磁場方向為 X-軸
B磁場強度為 0.09 mT ,磁場方向為 Z-軸
C磁場強度為 1.5 T+0.09 mT ,磁場方向為 X-軸
D磁場強度為 1.5 T+0.09 mT ,磁場方向為 Z-軸

詳細解析

本題觀念:

MRI 梯度場(gradient field)疊加在主磁場(B0B_0)之上,在空間各位置產生附加磁場。磁梯度 Gx=dBzdxG_x = \frac{dB_z}{dx},表示沿 X 軸每公尺 BzB_z 分量的變化量。關鍵:梯度線圈所產生的是 Z 方向(主磁場方向)的 BzB_z 分量的空間變化,因此梯度場的物理方向仍沿 Z 軸(即主磁場方向),只是強度隨 X 位置而不同。總磁場 = B0B_0(Z 方向)+ 梯度貢獻(也是 Z 方向)。

選項分析

計算過程:
距 isocenter 沿 X 軸 3 公分 = 0.03 m
Gx=3 mT/mG_x = 3 \text{ mT/m}

梯度在該位置產生的附加 BzB_z 分量:

ΔB=Gx×x=3 mT/m×0.03 m=0.09 mT\Delta B = G_x \times x = 3 \text{ mT/m} \times 0.03 \text{ m} = 0.09 \text{ mT}

總磁場強度:Btotal=B0+ΔB=1.5 T+0.09 mTB_{total} = B_0 + \Delta B = 1.5 \text{ T} + 0.09 \text{ mT}

磁場方向:梯度線圈產生的是 BzB_z 的空間調製,方向仍沿 Z 軸(與主磁場同向)。

(A) 磁場強度為 0.09 mT,磁場方向為 X-軸
強度僅計算梯度貢獻,忽略了主磁場 $B_

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