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115年:醫物幅安(1)

源器官（ source organ ）含一放射性核種，該核種每次衰變僅發射 1 MeV的光子，將造成 20 g的靶器官（target organ ）0.25 MeV 的能量沉積，則其比有效能量SEE(T←S)為何？

A1.25×10⁻² MeV/g
B1.25×10⁻³ MeV/g
C1.25×10⁻⁴ MeV/g
D1.25×10⁻⁵ MeV/g

詳細解析

本題觀念：

本題測驗內在輻射劑量學（Internal Dosimetry）中，**比有效能量（Specific Effective Energy, SEE）**的定義與計算公式。在游離輻射防護與核子醫學中，評估體內放射性核種對各器官的劑量貢獻時，會使用到 ICRP 提出的 SEE 概念（類似於 MIRD 系統中的 S-value）。SEE 的定義為：源器官（Source organ, S）的每次核轉移（衰變）中，在靶器官（Target organ, T）每單位質量所沉積的等效能量。

選項分析

根據 ICRP 的定義，SEE(T←S) 的計算公式為： SEE(T←S)=∑(Yi×Ei×AFi×wR)MT\text{SEE}(T \leftarrow S) = \frac{\sum (Y_i \times E_i \times AF_i \times w_R)}{M_T} 其中：

  • YiY_i：每次衰變產生該輻射的產率（Yield）。
  • EiE_i：輻射的能量（MeV）。
  • AFiAF_i：吸收分率（Absorbed Fraction），即輻射能量沉積在靶器官的比例。
  • wRw_R：輻射加權因數（Radiation weighting factor），對於光子（X射線、加馬射線）而言 wR=1w_R = 1。
  • MTM_T：靶器官的質量（g 或 kg，依題目單位而定，本題選項要求 MeV/g）。

題目已知條件：

  1. 每次衰變發射 1 MeV 的光子（即 Yi×Ei=1Y_i \times E_i = 1 MeV）。
  2. 在靶器官造成的能量沉積為 0.25 MeV（即公式中的 Yi×Ei×AFi=0.25Y_i \times E_i \times AF_i = 0.25 MeV）。
  3. 靶器官的質量 MT=20M_T = 20 g。
  4. 輻射種類為光子，因此輻射加權因數 wR=1w_R = 1。

將上述條件代入公式進行計算： SEE(T←S)=0.25 MeV×120 g=0.0125 MeV/g\text{SEE}(T \leftarrow S) = \frac{0.25 \text{ MeV} \times 1}{20 \text{ g}} = 0.0125 \text{ MeV/g} 將小數轉換為科學記號： 0.0125 MeV/g=1.25×10−2 MeV/g0.0125 \text{ MeV/g} = 1.25 \times 10^{-2} \text{ MeV/g}

  • (A) 1.25×10-2 MeV/g：計算結果與此相符，為正確選項。
  • (B) 1.25×10-3 MeV/g：數值計算錯誤，小數點位移錯誤。
  • (C) 1.25×10-4 MeV/g：數值計算錯誤。
  • (D) 1.25×10-5 MeV/g：數值計算錯誤。

答案解析

源器官發生衰變時，並非所有釋放的能量都會被靶器官吸收。本題直接給定「每次衰變將造成 20 g 的靶器官 0.25 MeV 的能量沉積」，這表示在給定單一衰變事件下，沉積在靶器官的總能量即為 0.25 MeV。我們只需將此能量除以靶器官的質量（20 g），並乘上光子的輻射加權因數（wR=1w_R = 1），即可得出比有效能量 SEE=0.25 MeV/20 g=0.0125 MeV/g=1.25×10−2 MeV/g\text{SEE} = 0.25 \text{ MeV} / 20 \text{ g} = 0.0125 \text{ MeV/g} = 1.25 \times 10^{-2} \text{ MeV/g}。故正確答案為 (A)。

核心知識點

  1. 內在輻射劑量學（Internal Dosimetry）：需熟悉 ICRP 計算約定有效劑量所使用的 SEE 公式，以及其與 MIRD 系統中計算吸收劑量的 S-value（S因子）概念的異同。
  2. Specific Effective Energy (SEE)：深刻理解 SEE 的物理意義為「單位靶器官質量下，每次衰變所吸收的等效能量」，單位通常表示為 MeV⋅g−1⋅transformation−1\text{MeV} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{transformation}^{-1}。
  3. 輻射加權因數（wRw_R）：計算等效相關數值（如 SEE 包含等效的概念）時必須考慮輻射種類。光子與電子的 wR=1w_R = 1；阿伐（α\alpha）粒子的 wR=20w_R = 20。

臨床重要性

在核子醫學領域中（例如放射性同位素標靶治療或核醫診斷造影），為了在消滅腫瘤細胞或取得清晰影像的同時，盡可能保護周圍健康組織與非目標器官，必須準確評估體內不同器官間的輻射劑量貢獻。透過計算 SEE 或 S-value，醫事放射師與醫學物理師能預測藥物在體內的分佈與劑量沉積，從而優化給藥活度，確保符合輻射防護的 ALARA 原則（As Low As Reasonably Achievable）。

參考資料

  1. NE 581 -- Radiation Protection -- OSU Extended Campus - Oregon State University. (n.d.). Retrieved from https://health.oregonstate.edu/
  2. The Use of Dosimetric Quantities in Radiological Protection in the 21st Century - ICRP. (2005). Retrieved from https://www.icrp.org/
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