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115年:核醫診療(1)

⁵⁷Co的能峰值為 122 keV，接收能量設定在 109.8 keV 到134.2 keV 之間，其能窗應為多少？

A10％
B15％
C20％
D30％

詳細解析

本題觀念：

在核子醫學造影中，「能窗 (Energy Window)」的設定是為了篩選特定放射性核種產生的光子（γ-ray）。為了減少康普頓散射光子 (Compton scattered photons) 或背景輻射的干擾，通常會設定一個以能峰 (photopeak) 為中心，向上下各延伸一定比例能量的範圍來接收訊號。 能窗百分比的計算公式為：能窗百分比=能窗上限−能窗下限能峰值×100%\text{能窗百分比} = \frac{\text{能窗上限} - \text{能窗下限}}{\text{能峰值}} \times 100\%。若設定 x%x\% 的對稱型能窗，代表其接收能量範圍為 Epeak±(Epeak×x%2)E_{peak} \pm (E_{peak} \times \frac{x\%}{2})。

選項分析

已知 57Co^{57}\text{Co} 的能峰值 Epeak=122 keVE_{peak} = 122 \text{ keV}。我們可以逐一將選項代入對稱型能窗公式進行驗證：

  • (A) 10％：能量接收範圍為 122±(122×5%)=122±6.1=115.9∼128.1 keV122 \pm (122 \times 5\%) = 122 \pm 6.1 = 115.9 \sim 128.1 \text{ keV}，與題目條件不符。
  • (B) 15％：能量接收範圍為 122±(122×7.5%)=122±9.15=112.85∼131.15 keV122 \pm (122 \times 7.5\%) = 122 \pm 9.15 = 112.85 \sim 131.15 \text{ keV}，與題目條件不符。
  • (C) 20％：能量接收範圍為 122±(122×10%)=122±12.2=109.8∼134.2 keV122 \pm (122 \times 10\%) = 122 \pm 12.2 = 109.8 \sim 134.2 \text{ keV}，完全符合題目的能量設定區間，故為正確答案。
  • (D) 30％：能量接收範圍為 122±(122×15%)=122±18.3=103.7∼140.3 keV122 \pm (122 \times 15\%) = 122 \pm 18.3 = 103.7 \sim 140.3 \text{ keV}，與題目條件不符。

答案解析

根據題目給定的條件，57Co^{57}\text{Co} 的能峰值為 122 keV，能量接收下限 (ElowerE_{lower}) 為 109.8 keV，上限 (EupperE_{upper}) 為 134.2 keV。

  1. 計算能窗寬度 (Window Width)：134.2 keV−109.8 keV=24.4 keV134.2 \text{ keV} - 109.8 \text{ keV} = 24.4 \text{ keV}。
  2. 計算能窗百分比：(24.4 keV/122 keV)×100%=0.2×100%=20%(24.4 \text{ keV} / 122 \text{ keV}) \times 100\% = 0.2 \times 100\% = 20\%。 在核子醫學的常規儀器操作中，最常使用的即為 20% 對稱型能窗 (Symmetric energy window)，也就是中心能量上下各涵蓋 10% 的範圍 (±10%\pm 10\%)。綜合計算結果，本題正確答案為 (C)。

核心知識點

請考生務必熟悉以下核醫儀器學的基礎計算與觀念：

  1. 能窗 (Energy Window) 計算：
    • 能窗寬度 ΔE=Eupper−Elower\Delta E = E_{upper} - E_{lower}
    • 能窗百分比 = (ΔE/Epeak)×100%(\Delta E / E_{peak}) \times 100\%
    • 對稱能窗範圍 = Epeak±10%EpeakE_{peak} \pm 10\% E_{peak} (以 20% 能窗為例)
  2. 常見放射性同位素的能峰值 (Photopeak) 記憶：
    • 57Co^{57}\text{Co}: 122 keV
    • 99mTc^{99m}\text{Tc}: 140 keV
    • 131I^{131}\text{I}: 364 keV
    • 201Tl^{201}\text{Tl}: 68-80 keV (主要為 Hg 的特徵 X-ray)、135 keV、167 keV
    • 67Ga^{67}\text{Ga}: 93 keV、184 keV、300 keV、393 keV

臨床重要性

在核子醫學造影 (如 SPECT 或加馬攝影機) 中，準確設定能窗是儀器品管 (Quality Control) 的基本環節。57Co^{57}\text{Co} 因其半衰期長 (約 271.8 天) 且能峰 (122 keV) 與核醫最普遍使用的 99mTc^{99m}\text{Tc} (140 keV) 接近，臨床上常被製成片狀射源 (sheet source) 或點射源，廣泛應用於加馬攝影機的每日均勻度 (Uniformity) 測試與能量校正。設定適當的 20% 能窗，能夠在保留最多有效主光子 (primary photons) 的同時，極大程度地排除低能量的康普頓散射光子干擾，確保最終影像具有最佳的對比度與空間解析度。

參考資料

  1. Quality and Safety in Nuclear Medicine | Radiology Key
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