臨床核子醫學影像成像過程中，有關加馬攝影機決定每個事件位置的敘述，下列何者最適當？

本題觀念：

加馬攝影機（Gamma camera），又稱為安格攝影機（Anger camera），是臨床核子醫學中最基礎且廣泛使用的造影儀器。其成像是利用體內放射性同位素衰變放出的加馬射線（$\gamma$-ray），經過準直儀（collimator）篩選後，撞擊閃爍晶體（scintillation crystal，如碘化鈉 NaI(Tl)）而產生可見光。這些閃爍光子接著被後方的光電倍增管陣列（PMT array）接收並轉換成電子訊號。儀器如何精確定位這些閃爍事件在晶體上發生的二維座標，是本題的測驗核心。

選項分析

• (A) 利用單一光電倍增管測定位置 錯誤。單一個光電倍增管無法決定大面積閃爍晶體上事件發生的精確 X-Y 座標。加馬攝影機的設計是在整塊晶體後方緊密排列「多個」光電倍增管（即 PMT 陣列）來共同接收光訊號，才能具備空間定位的能力。

• (B) 由晶體厚度控制定位 錯誤。閃爍晶體的厚度會影響儀器的「靈敏度（sensitivity）」與「空間解析度（spatial resolution）」。較厚的晶體能吸收較多的加馬射線以提升靈敏度，但發光點的光子在厚晶體內散射與擴散的範圍較廣，會導致空間解析度下降。晶體厚度本身是物理條件，並不負責運算或控制事件的空間定位。

• (C) 根據多個光電倍增管陣列輸出的加權平均計算 正確。當加馬射線撞擊晶體產生閃爍光時，距離發光點越近的光電倍增管接收到的光量越多，輸出的電子訊號也越強。加馬攝影機內建的安格邏輯電路（Anger logic）會收集所有 PMT 的訊號，並利用「加權平均（weighted average）」或質心計算法（centroid algorithm），精算出該閃爍事件在 X 軸與 Y 軸的精確位置。

• (D) 根據$\gamma$光子的入射角度推估 錯誤。加馬射線無法像可見光一樣被透鏡折射與聚焦，因此加馬攝影機必須使用前方的準直儀（collimator）進行物理性篩選，只允許特定入射角度（通常是垂直於探測器表面）的加馬光子通過並打在晶體上。影像的空間分佈是直接投射的結果，定位機制是透過 PMT 訊號計算而來，並非根據光子的入射角度來「推估」位置。

答案解析

加馬攝影機在偵測到加馬射線後，必須還原該射線在探測器上的二維座標。這個定位過程完全仰賴閃爍晶體後方的多個光電倍增管陣列（PMT array）。由於每個 PMT 距離閃爍事件發生的位置不同，接收到的光子數量與產生的訊號振幅大小（電壓）也有顯著差異。系統透過安格邏輯電路（Anger logic），將各個 PMT 輸出的訊號強度進行加權平均運算，從而精準計算出事件發生的 (X, Y) 座標位置，故選項 (C) 最為適當。

核心知識點

醫事放射師應熟記加馬攝影機（Anger camera）的核心構造與物理原理：

1. 硬體組件順序（由病患端至儀器內部）：準直儀（Collimator） $\rightarrow$ 閃爍晶體（Crystal） $\rightarrow$ 光導（Light guide） $\rightarrow$ 光電倍增管陣列（PMT array） $\rightarrow$ 定位邏輯電路（Position logic circuit）與脈衝高度分析儀（PHA）。
2. 定位原理（Anger logic）：利用 PMT 陣列接收光訊號的強度差異，透過加權平均（weighted centroid algorithm）計算出閃爍事件的二維座標。
3. 晶體厚度效應：晶體越厚，吸收 $\gamma$ 射線的機率越高（靈敏度上升），但光漫射效應變大會導致內在空間解析度（intrinsic spatial resolution）變差。
4. 準直儀功能：濾除散射或非特定角度入射的射線，是決定系統空間解析度（system spatial resolution）的最主要關鍵。

參考資料

1. IAEA. (2014). Nuclear Medicine Physics: A Handbook for Teachers and Students, Chapter 11 Nuclear Medicine Imaging Devices. (International Atomic Energy Agency). URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1617web-1144061.pdf