專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)113 年第 45 題單選題
在1.5T MRI中,已知X軸、Y軸、Z軸的梯度磁場分別為10、5 與15 mT/m,當同時開啟上述的三個梯度磁場,在不清楚三軸梯度磁場斜率方向的情況下,試問距離磁場正中心(x,y,z)=(5, 10, 20)cm處,磁場的大小最不可能為下列何者?
A1.5T + 1 mT正確答案
B1.5T - 2 mT
C1.5T - 3 mT
D1.5T + 4 mT
A正確答案
Z軸貢獻必為±3 mT且不可為0,故所有可能總和為±3±0.5±0.5 = {±4, ±3, ±2},不含+1,故A最不可能。
為什麼答案是 A
三軸同時開啟時,每軸都有非零貢獻,Z軸必為±3 mT。X+Y 兩者各±0.5,組合可得 +1、0、−1,但再疊加必然存在的 Z=±3 後,總和只能是 {+4, +3, +2, −2, −3, −4}。+1 mT 需要 Z 貢獻為 0 才能成立,但 Z 軸梯度開啟後在 z=20cm 處不可能為 0,故 +1 mT 最不可能出現,A 為正解。
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完整詳解
Pro · 無限重點 Z軸貢獻必為±3 mT且不可為0,故所有可能總和為±3±0.5±0.5 = {±4, ±3, ±2},不含+1,故A最不可能。
各軸貢獻:X=10×0.05=±0.5、Y=5×0.10=±0.5、Z=15×0.20=±3 mT。三軸同時開啟,每軸都有貢獻,故總和必含±3,可能值為 ±3 ±0.5 ±0.5 = {+4, +3, +2, −2, −3, −4}。+1 不在此集合內。
逐選項分析
A✓ 正確
三軸同時開啟時,每軸都有非零貢獻,Z軸必為±3 mT。X+Y 兩者各±0.5,組合可得 +1、0、−1,但再疊加必然存在的 Z=±3 後,總和只能是 {+4, +3, +2, −2, −3, −4}。+1 mT 需要 Z 貢獻為 0 才能成立,但 Z 軸梯度開啟後在 z=20cm 處不可能為 0,故 +1 mT 最不可能出現,A 為正解。
B✕ 陷阱
−2 mT 可由 (+0.5 +0.5 −3) = −2 組合得到(X、Y 同向為正,Z 取負)。屬可能值,故非答案。
C✕
−3 mT 可由 (+0.5 −0.5 −3) = −3 組合得到(X、Y 互相抵消,Z 取負)。屬可能值。
D✕
+4 mT 可由 (+0.5 +0.5 +3) = +4 組合得到,為三軸同向相加的最大值。屬可能值。
各軸梯度磁場貢獻計算(貢獻 = 梯度 × 距離)
| 軸 | 梯度 (mT/m) | 距離 (m) | 貢獻 (mT) |
|---|
| X | 10 | 0.05 | ±0.5 |
| Y | 5 | 0.10 | ±0.5 |
| Z | 15 | 0.20 | ±3 |
陷阱在於誤以為 1~4 mT 之間任意值都可能。關鍵在於三軸貢獻是離散值,且每軸(含 Z)都必然有非零貢獻。Z 軸固定貢獻 ±3 mT,故所有可能總和都是 ±3 再加減 X、Y 的 ±0.5±0.5,得到的集合為 {+4, +3, +2, −2, −3, −4}。+1 mT 不在此集合中(要得 +1 需 Z=0,與三軸同時開啟矛盾),因此 A 最不可能。