關於2D-PET掃描偵測互毀光子的效能（efficiency），下列敘述何者正確？

本題觀念：

本題探討的是正子斷層造影（PET）在 2D 擷取模式下，軸向靈敏度（Axial Sensitivity）與反應線（Line of Response, LOR）的分布特性。 在 PET 系統中，互毀輻射（annihilation photons）被一對偵測器同時偵測到時，會形成一條反應線（LOR）。系統的偵測效能或靈敏度取決於能接收到多少條有效的 LOR。

• 2D-PET：偵測環之間會插入鉛或鎢製成的隔板（Septa）。隔板會阻擋大角度的散射光子與斜向互毀光子，只允許同一個偵測環（direct plane）或相鄰極少數環（cross plane）之間的偵測器產生偶合（coincidence）。因此，其最大環差（Maximum Ring Difference, MRD）被限制在較小的數值。
• 3D-PET：移除隔板，允許所有偵測環之間互相產生斜向的偶合事件，使得靈敏度大幅提升。

選項分析

• A. 在系統軸向中央區，反應線（line of response）數量維持恆定：正確。在 2D-PET 中，由於隔板的限制，每個偵測環只能與前後固定數量的環（即受限的 MRD 範圍內）形成偶合。在系統的軸向中央區域，每個切面都有足夠的前後環可以配對，因此可收集到的反應線（LOR）數量是相同且最大的，這使得 2D-PET 的軸向靈敏度剖面（axial sensitivity profile）在中央區域呈現一個平坦的恆定區（Plateau）。
• B. 在系統軸向起始區，反應線（line of response）數量達到最大值：錯誤。在系統的起始區（即掃描視野的邊緣），由於一側已經沒有更多的偵測環可以產生相鄰配對，可形成的反應線數量會銳減，靈敏度是下降的，並非最大值。
• C. 在系統軸向起始區，反應線（line of response）數量達到恆定值：錯誤。同上所述，在起始區（邊緣）的反應線數量會隨著切面靠近邊界而遞減，並不會維持恆定。恆定區只存在於中央區域。
• D. 在系統軸向終末區，反應線（line of response）數量達到最大值：錯誤。終末區與起始區一樣屬於視野邊緣，反應線數量會急遽下降，達到最低點而非最大值。

答案解析

正確答案為 A。 在探討 PET 系統的軸向效能時，2D-PET 與 3D-PET 的反應線幾何分布有顯著差異：

1. 2D-PET 的軸向靈敏度呈現「梯形 (Trapezoid) 或 矩形」分布：因為存在隔板（Septa），光子只能在同一環或相鄰幾個環內被偵測。只要位處於系統的中央區，前後皆有足夠的環可以涵蓋最大的可接收角度（MRD），因此該區域內每一軸向切面的 LOR 數量是一樣的，維持恆定效能。只有在接近視野兩端（起始與終末區）時，因為缺乏外側的環來配對，LOR 數量才會線性下降。
2. 相對而言，3D-PET 的軸向靈敏度呈現「三角形 (Triangle)」分布：沒有隔板限制，視野正中央的切面可以與系統內所有的環產生配對，LOR 數量在正中央達到絕對的最高峰；而只要稍微偏離中央，可配對的斜向 LOR 數量就會隨之減少。因此 3D-PET 在中央不會有「恆定」的區塊。

核心知識點

醫事放射師國考中，PET 系統的 2D 與 3D 擷取模式比較是極為常見的考點，考生應熟記以下幾何與物理特性：

1. 隔板（Septa）的有無與功能：2D 模式有隔板，主要用於減少散射偶合（Scatter coincidence）與隨機偶合（Random coincidence），但同時也犧牲了靈敏度（Sensitivity）。
2. 軸向靈敏度剖面（Axial Sensitivity Profile）：
   • 2D-PET：中央平坦（恆定區），兩側邊緣下降。
   • 3D-PET：中央呈尖峰（三角形），往兩側線性遞減。無恆定區。
3. 假影與效能：3D-PET 雖然中心靈敏度極高，但 Scatter fraction 也遠高於 2D-PET，需要更強大的運算模型去進行散射校正。

參考資料

1. National Electrical Manufacturers Association (NEMA) PET Performance Measurements, 探討軸向靈敏度在不同模式下 (2D vs 3D) 的差異。