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115年:核醫診療(1)

下列何者的衰變模式主要為β⁻ 衰變？

A²²³Ra
B¹⁷⁷Lu
C⁸⁹Zr
D¹²⁵I

詳細解析

本題觀念：

放射性同位素在臨床核子醫學與放射治療中扮演重要角色，其衰變模式決定了該同位素的臨床用途。

  • α\alpha 衰變：釋放阿伐粒子（氦核），具備極高的直線能量轉移（LET）與極短的組織穿透射程（約幾個細胞的距離），適合用於破壞微小或局部的腫瘤病灶。
  • β−\beta^- 衰變：釋放電子，具備中等 LET 與數毫米的組織穿透射程，廣泛應用於標靶放射性同位素治療。
  • β+\beta^+ 衰變（正子發射）：釋放正子，正子與電子發生互毀作用（Annihilation）產生一對 511 keV 的互毀加馬射線，用於正子造影（PET）。
  • 電子捕獲（Electron Capture, EC）：原子核捕獲內層電子，常伴隨特徵 X 射線或歐傑電子（Auger electrons）的釋放，可用於近接治療或特定造影。

本題要求選出主要進行 β−\beta^- 衰變的核種。

選項分析

  • (A) 223^{223}Ra：錯誤。223^{223}Ra 主要經歷 α\alpha 衰變（約 95% 的衰變能量來自 α\alpha 粒子釋放），半衰期約為 11.4 天。臨床上主要作為標靶阿伐治療（Targeted Alpha Therapy, TAT）藥物（如 Xofigo），利用其類似鈣離子的化學特性，用於治療去勢抗性前列腺癌（CRPC）的骨轉移病灶。
  • (B) 177^{177}Lu：正確。177^{177}Lu 主要經歷 β−\beta^- 衰變（最大能量約 0.497 MeV）變成穩定的 177^{177}Hf，半衰期約為 6.7 天。同時它也會釋放低能量的加馬射線（113 keV 及 208 keV），使其不僅能用於治療，還能進行治療後的單光子放射電腦斷層造影（SPECT）追蹤。臨床上廣泛應用於胜肽受體放射性核種治療（PRRT），如 Lutathera 用於神經內分泌腫瘤，或 Pluvicto 用於轉移性前列腺癌。
  • (C) 89^{89}Zr：錯誤。89^{89}Zr 是一個缺中子的同位素，主要經由 電子捕獲 (77%) 與 β+\beta^+ 衰變（正子發射）(23%) 衰變為 89^{89}Y，半衰期約 78.4 小時（3.27 天）。因其半衰期較長，臨床上常與單株抗體（mAb）結合，用於長時效的正子造影（Immuno-PET）。
  • (D) 125^{125}I：錯誤。125^{125}I 100% 經由 電子捕獲 (EC) 衰變為穩定的 125^{125}Te，半衰期約為 59.4 天。衰變過程中會釋放特徵 X 射線（約 27-35 keV）及歐傑電子（Auger electrons）。臨床上常被製成射源種子（Seeds），用於前列腺癌等的近接治療（Brachytherapy），或用於放射免疫分析（RIA）。

答案解析

根據上述分析，各選項的衰變模式如下：223^{223}Ra 為 α\alpha 衰變；177^{177}Lu 為 β−\beta^- 衰變；89^{89}Zr 為電子捕獲與 β+\beta^+ 衰變；125^{125}I 為電子捕獲。故主要以 β−\beta^- 模式衰變的核種為 177^{177}Lu。正確答案為選項 B。

核心知識點

醫事放射師考試中，常見醫療用同位素的衰變模式與半衰期是必考重點。請務必熟記以下核種特性：

  1. β−\beta^- 衰變治療用核種：131^{131}I、90^{90}Y、177^{177}Lu、153^{153}Sm、89^{89}Sr。
  2. α\alpha 衰變治療用核種：223^{223}Ra、225^{225}Ac。
  3. β+\beta^+ 衰變（PET 造影用）核種：18^{18}F、11^{11}C、68^{68}Ga、82^{82}Rb、89^{89}Zr。
  4. 電子捕獲 / 異構物躍遷（SPECT/造影/近接治療）：99m^{99m}Tc (IT)、123^{123}I (EC)、125^{125}I (EC)、201^{201}Tl (EC)、111^{111}In (EC)。

臨床重要性

177^{177}Lu 的獨特之處在於其為「治療與診斷一體化（Theranostics）」的絕佳代表。其 β−\beta^- 粒子射程約 1-2 毫米，能有效殺死腫瘤細胞且減少對周圍正常組織的傷害；而其釋放的 γ\gamma 射線則可直接利用 SPECT 設備進行造影，評估藥物在體內的分佈與治療劑量，實現精準醫療。

參考資料

  1. 89Zr Radiochemistry for PET. PMC - NIH. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2822432/)
  2. Radium-223 mechanism of action: implications for use in treatment combinations. PMC. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5330164/)
  3. Production of 177Lu for Targeted Radionuclide Therapy: Available Options. PMC. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4441743/)
  4. Decay Scheme 125I Nuclear Data. LNE-LNHB/CEA. (http://www.lnhb.fr/nuclides/I-125_tables.pdf)
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