CT numbers 的敘述，下列何者錯誤？

本題觀念：

本題考查電腦斷層掃描（Computed Tomography, CT）中極為核心的基礎物理觀念：「電腦斷層數值（CT numbers）」，亦即大家熟知的 Hounsfield Unit (HU)。考生必須清楚掌握 CT numbers 的數學定義公式、歷史由來，以及人體常見組織與基本物質的標準 CT 數值分布範圍。

選項分析

• A: CT numbers 由線性衰減係數（ linear attenuation coefficient ）而來

  • 正確。CT 影像的對比度取決於組織對 X 光的衰減程度。CT scanner 收集到數據後，會運算出每個體素（voxel）的線性衰減係數（$\mu$）。CT value 是一種無因次（dimensionless）的數值，將組織的線性衰減係數轉換為影像上可量化的數據，其數學公式為：$HU = 1000 \times \frac{\mu_{tissue} - \mu_{water}}{\mu_{water}}$。因此，CT numbers 確實是直接由線性衰減係數計算而來。

• B: 亦稱為Hounsfield units ，為紀念他發明第一部頭部電腦斷層而得名

  • 正確。為了紀念發明世界上第一台臨床頭部電腦斷層掃描儀（CT scanner）的英國工程師高弗雷·豪斯費爾德爵士（Sir Godfrey Hounsfield），CT number 在醫學與臨床上被正式稱為 Hounsfield unit (HU)。他也因為這項對醫學影像的劃時代貢獻，於 1979 年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。

• C: 以脂肪作為 0並與其他物質比較

  • 錯誤。根據 CT numbers 的定義公式 $HU = 1000 \times \frac{\mu_{tissue} - \mu_{water}}{\mu_{water}}$，當我們要測量的物質為「水」時，$\mu_{tissue} = \mu_{water}$，帶入公式計算出來的 HU 值必定為 0。因此，CT numbers 是以「水」作為 0 的基準點，而非脂肪。脂肪的線性衰減係數略小於水，其 CT 值通常介於 -50 到 -120 HU 之間。

• D: 空氣有最低的 CT numbers

  • 正確。在 CT 掃描的基準尺度中，空氣幾乎無法衰減 X 光，其線性衰減係數 $\mu_{air}$ 極小，可視為趨近於 0。將 0 代入公式：$1000 \times \frac{0 - \mu_{water}}{\mu_{water}} = -1000$。因此，空氣的 CT 值被定義為 -1000 HU，這也是標準 Hounsfield scale 中常規的最低極限值。

答案解析

CT numbers (Hounsfield units) 的系統校正與設計，是建立在兩個絕對標準參考點上：將純水（標準溫度與壓力下）的 CT 值定義為 0 HU，以及將空氣的 CT 值定義為 -1000 HU。所有其他組織（如骨骼、脂肪、軟組織）的 CT 值，都是根據其線性衰減係數相對於水的偏差幅度來線性對應求出。選項 C 錯誤地指出以脂肪作為 0 的基準，這與實際物理定義完全不符，故選 C。

核心知識點

醫事放射師國考中，CT 基礎物理原理為必考重點。考生請務必熟記以下觀念：

1. CT Number (Hounsfield Unit, HU) 運算公式：$HU = 1000 \times \frac{\mu_{tissue} - \mu_{water}}{\mu_{water}}$
2. 常見人體組織與物質的標準 CT 值（必背）：
   • 緻密骨骼 (Dense Bone)：約 +1000 HU（甚至可達 +3000 HU）
   • 肝臟等軟組織 (Soft tissue)：約 +40 ~ +80 HU
   • 血液 (Blood)：約 +30 ~ +45 HU（凝血會稍微升高）
   • 水 (Water)：0 HU（絕對校正基準點）
   • 脂肪 (Fat)：約 -50 ~ -120 HU
   • 肺臟 (Lung)：約 -500 ~ -700 HU
   • 空氣 (Air)：-1000 HU（最低基準點）
3. 影響 CT 值的實務因素：雖然水的 CT 值恆為 0，但組織的線性衰減係數（$\mu$）會受到 X 光管電壓（kVp）設定的影響；因此當 kVp 改變時，除了水以外的其他組織（尤其是高原子序的骨骼或造影劑），其 CT 值可能會發生變化。

參考資料

1. Hounsfield scale - Wikipedia
2. Computed tomography | Radiology Key