增加NaI（Tl）偵檢器晶體的厚度會產生下列何種狀況？

本題觀念：

在核子醫學的加馬攝影機（Gamma camera）或閃爍偵檢器（Scintillation detector）中，碘化鈉(鉈) NaI(Tl) 晶體扮演著吸收加馬射線（γ-ray）並將其能量轉換為可見光子（閃爍光）的關鍵角色。晶體的厚度設計，牽涉到**靈敏度（Sensitivity）與內在空間解析度（Intrinsic spatial resolution）**之間的權衡（Trade-off）。

• 靈敏度（偵測效率）：取決於晶體阻擋及吸收加馬射線的能力。
• 空間解析度：取決於閃爍光子在晶體內擴散的程度，以及能否精確定位加馬射線初始作用的位置。

選項分析

• (A) 空間解析度變好：錯誤。當 NaI(Tl) 晶體厚度增加時，加馬射線在晶體內產生可見光後，這些閃爍光向外擴散到光電倍增管（PMT）的距離與範圍會變大。此外，加馬射線在較厚晶體內發生多次康普頓散射（Multiple Compton scattering）的機率也會提高。這兩項因素會導致光電倍增管在運算光子作用位置時的誤差變大，使得內在空間解析度「變差」而非變好。
• (B) 靈敏度與晶體厚度無關：錯誤。靈敏度與晶體的厚度息息相關。
• (C) 靈敏度變好：正確。增加晶體厚度可以提高其對加馬射線的阻擋能力（Stopping power），使更多的加馬射線被晶體吸收並發生作用，進而提升偵測效率，亦即「靈敏度變好」。
• (D) 厚度與空間解析度無關：錯誤。如選項 (A) 所述，晶體厚度直接影響光子擴散範圍與定位準確度，與空間解析度有密切的負相關（越厚則解析度越差）。

答案解析

本題的核心在於理解閃爍晶體厚度所帶來的物理效應。晶體厚度增加會帶來較高的游離輻射吸收率，因此靈敏度變好（選項 C 正確）。但與此同時，由於光子在較厚晶體中的擴散效應增加，精確定位輻射作用位置的難度上升，會導致空間解析度變差。這正是加馬攝影機設計上的一大兩難。現代臨床常規用於 140 keV (如 Tc-99m) 的加馬攝影機，通常採用 3/8 吋（約 9.5 mm）厚的 NaI(Tl) 晶體，就是在靈敏度與空間解析度之間取得最佳平衡的結果。

核心知識點

考生在準備核子醫學儀器學時，必須牢記 NaI(Tl) 晶體厚度變化對系統效能的影響：

1. 晶體變厚（Thicker crystal）：
   • 偵測效率/靈敏度（Sensitivity） $\uparrow$ （較能吸收高能量加馬射線）
   • 內在空間解析度（Intrinsic spatial resolution） $\downarrow$ （光子擴散變大、定位變差）
2. 晶體變薄（Thinner crystal）：
   • 偵測效率/靈敏度（Sensitivity） $\downarrow$
   • 內在空間解析度（Intrinsic spatial resolution） $\uparrow$
3. 適用能量：造影高能量核種（如 I-131, 364 keV）時，若使用傳統 3/8 吋晶體會造成靈敏度過低，部分特製的高能加馬攝影機會採用較厚（如 5/8 吋或更厚）的晶體來提升靈敏度。

臨床重要性

臨床上會根據使用的放射性藥物能量來考量儀器極限。舉例而言，進行正子發射斷層造影（PET）時，因為光子能量高達 511 keV，NaI(Tl) 若不夠厚則幾乎無法有效阻擋光子，因此臨床 PET 通常改用密度更高、阻擋能力更強的晶體（如 BGO, LSO, LYSO），並增加晶體厚度來確保足夠的靈敏度。

參考資料

1. The Gamma Camera: Performance Characteristics. Radiology Key. (https://radiologykey.com/the-gamma-camera-performance-characteristics/)
2. Basic Principles of Gamma Camera Imaging and Quality Control. AAPM. (https://www.aapm.org/meetings/2015AM/prAPresentations.asp?mid=100&auth=yes)