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)112 年第 42 題單選題
高磁場 MRI 所獲得的訊號較低磁場大,主要與下列何種物理量或現象有關?
A共振頻率
B淨磁矩正確答案
C自旋–晶格弛豫(spin-lattice relaxation)
D自旋–自旋弛豫(spin-spin relaxation)
B正確答案
高磁場使更多質子排列方向偏向平行,淨磁矩(net magnetization)增大,是訊號增強的主因。
為什麼答案是 B
依Boltzmann分布,磁場越強,順磁(平行)與反平行自旋的數目差越大,產生的淨磁矩(M0)隨B0增加而增大。淨磁矩越大,可被偵測的訊號就越強,故為訊號增強的主要原因。
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完整詳解
Pro · 無限重點 高磁場使更多質子排列方向偏向平行,淨磁矩(net magnetization)增大,是訊號增強的主因。
問「訊號大小」→ 想淨磁矩。磁場越強,平行/反平行的population差越大,M0 越大。
逐選項分析
A✕ 陷阱
共振頻率(Larmor頻率)確實隨磁場線性增加(ω=γB0),但這是「進動快慢」而非「訊號強弱」的直接成因。頻率高只影響系統設計與化學位移分散,不是訊號變大的主因。
B✓ 正確
依Boltzmann分布,磁場越強,順磁(平行)與反平行自旋的數目差越大,產生的淨磁矩(M0)隨B0增加而增大。淨磁矩越大,可被偵測的訊號就越強,故為訊號增強的主要原因。
C✕
自旋–晶格弛豫(T1)反映縱向磁化恢復速度。高磁場下T1通常會「延長」,影響對比與掃描時序,但並非訊號絕對強度大小的直接決定因素。
D✕
自旋–自旋弛豫(T2)反映橫向磁化衰減快慢,影響訊號衰減速率與對比,但不是高磁場下訊號整體變大的原因。
磁場強度 (B0) 對各物理量的影響
| 物理量 | 與B0關係 | 影響面向 |
|---|
| 淨磁矩 M0 | ↑ 隨B0增加 | 訊號強度(本題關鍵) |
| Larmor頻率 ω | ↑ 線性增加 | 進動速率/化學位移分散 |
| T1 弛豫 | 通常延長 | 縱向恢復/對比 |
| T2 弛豫 | 略縮短或變化 | 橫向衰減/對比 |
考生易把「共振頻率隨磁場增加」誤當成「訊號增強原因」。頻率變高與訊號變大是兩件事——訊號強弱取決於可偵測的淨磁矩(M0),而M0隨B0增大源於自旋分布population差擴大。