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114年:醫物幅安(2)

下列近接治療的射源中，何者在水中距離射源5公分內的百分劑量與反平方定律（inverse square law），所推得之結果差異最大？

A¹⁹²Ir
B¹⁹⁸Au
C¹³⁷Cs
D¹²⁵I

詳細解析

本題觀念：

本題測驗近接治療 (Brachytherapy) 中，不同射源在組織（或水）中的劑量衰減特性。在 AAPM TG-43 劑量計算協定中，引入了「徑向劑量函數」(Radial dose function, g(r)g(r)) 的參數。此函數專門用來描述實際射源在介質中，由於組織吸收衰減 (Tissue attenuation) 與光子散射 (Scattering) 所造成的劑量變化，並將純粹因為幾何距離發散的「反平方定律 (Inverse square law)」效應排除在外。當實際劑量分佈越符合反平方定律時，g(r)g(r) 的數值就會越接近 1。

選項分析

  • (A) 192Ir (平均能量約 380 keV)：屬於中高能射源。

  • (B) 198Au (平均能量約 412 keV)：屬於中高能射源。

  • (C) 137Cs (平均能量約 662 keV)：屬於高能射源。 對於 (A)、(B)、(C) 這類中高能量的光子而言，在水中的前幾公分距離內，光子產生的康普頓散射 (Compton scattering) 貢獻與介質本身的吸收衰減效應大約可以互相抵銷。這代表其徑向劑量函數 g(r)g(r) 數值在距離 5 公分內大約維持在 1.0 附近，實際的劑量分佈十分接近單純用反平方定律推算出來的結果。

  • (D) 125I (平均能量約 28 keV)：屬於低能射源。在極低能量的條件下，光子在水中與物質作用的機制會大幅傾向「光電效應 (Photoelectric effect)」。此時組織對射線的吸收衰減極為強烈，完全無法被微弱的散射光子所彌補。因此，其劑量會隨著距離急遽下降，g(r)g(r) 的數值會隨距離快速且顯著地小於 1.0，使其在短距離內的衰減大幅偏離反平方定律。

答案解析

正確答案為 (D) 125I。 因為 125I 射源的平均能量極低（約 28 keV），在介質中極容易產生光電效應而被強烈吸收。相較於 192Ir、198Au 與 137Cs 等中高能射源在水中前幾公分能藉由散射彌補衰減（表現出近似反平方定律的劑量遞減），125I 實際測量的百分劑量隨距離衰減的速度遠遠超過反平方定律的預期。因此，在距離射源 5 公分內，125I 的實際劑量與單以反平方定律推算的數值差異是最大的。

核心知識點

醫事放射師在準備近接治療放射物理時，務必熟記以下觀念：

  1. 臨床常見近接治療射源與平均能量：
    • 高能：137Cs (約 662 keV)、60Co (約 1.25 MeV)
    • 中能：198Au (約 412 keV)、192Ir (約 380 keV)
    • 低能：125I (約 28 keV)、103Pd (約 21 keV)
  2. AAPM TG-43 劑量計算參數－徑向劑量函數 g(r)g(r)：
    • 物理意義：考量介質吸收與光子多重散射效應，排除幾何發散（反平方定律）的劑量修正因子。
    • 能量依賴性：中高能射源在水中短距離內（< 5 cm），散射補償衰減，g(r)≈1g(r) \approx 1；低能射源因強烈光電吸收，衰減遠大於散射補償，g(r)g(r) 隨距離快速下降。

臨床重要性

125I 與 103Pd 等低能射源因為「劑量衰減速率遠大於反平方定律」的物理特性，極度適合運用於永久性粒子植入治療 (Permanent seed implantation)，例如攝護腺癌。這項特性使得高劑量能高度集中於腫瘤標靶區內，同時在短短幾公分外（如直腸、膀胱等重要器官）劑量驟降，達到極佳的器官保護效果。

參考資料

  1. Review of AAPM Task Group No. 43 recommendations on interstitial brachytherapy sources dosimetry. American Association of Physicists in Medicine (PubMed). (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9867015/)
  2. Brachytherapy - PSI Indico. (https://indico.psi.ch/event/11100/contributions/26102/attachments/20857/29038/Brachytherapy.pdf)
  3. Treatment Planning for Brachytherapy - Indico. (https://indico.cern.ch/event/279883/contributions/1621287/attachments/514436/709772/06._Treatment_Planning_for_Brachytherapy_-_NDeLeeuw.pdf)
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