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114年:放射器材(2)

使用 multiple-slice helical CT的 helical mode 掃描一位病人，設定 beam width 10 mm，掃描時間 20秒，掃描速度每秒一圈，pitch 是 2.0：1。此病人大約有多少身體組織的長度被掃描到？

A100 mm
B200 mm
C400 mm
D800 mm

詳細解析

本題觀念：

本題測驗的是多切面螺旋電腦斷層掃描 (Multiple-slice helical CT, MSCT) 中，各項掃描參數之間的物理數學關係。核心觀念在於理解「螺距 (Pitch)」、「射束寬度 (Beam width)」、「掃描時間 (Scan time)」、「旋轉速度 (Rotation speed)」與「總掃描長度 (Total scan length)」之間的連動關係。

在多切面電腦斷層 (MSCT) 中，根據國際電工委員會 (IEC) 的定義，螺距 (Pitch) 的公式為： Pitch=X光管旋轉一圈檢查床移動的距離 (Table feed per rotation)總射束寬度 (Total nominal beam width)Pitch = \frac{\text{X光管旋轉一圈檢查床移動的距離 (Table feed per rotation)}}{\text{總射束寬度 (Total nominal beam width)}} 而涵蓋的總掃描長度公式為： 總掃描長度=X光管旋轉一圈檢查床移動的距離×總旋轉圈數\text{總掃描長度} = \text{X光管旋轉一圈檢查床移動的距離} \times \text{總旋轉圈數}

選項分析

已知題目給定的參數為：

  • 射束寬度 (Beam width) = 10 mm
  • 掃描時間 (Scan time) = 20 秒
  • 掃描速度 = 每秒 1 圈 (即X光管旋轉一圈需時 1 秒)
  • 螺距 (Pitch) = 2.0

步驟一：計算X光管旋轉一圈檢查床移動的距離 根據螺距公式 Pitch=Table feedBeam widthPitch = \frac{\text{Table feed}}{\text{Beam width}}，可推導出： 檢查床每圈移動距離 = Pitch × Beam width 檢查床每圈移動距離 = 2.0 × 10 mm = 20 mm / 圈

步驟二：計算總旋轉圈數 總旋轉圈數 = 掃描時間 × 掃描速度 總旋轉圈數 = 20 秒 × 1 圈/秒 = 20 圈

步驟三：計算總掃描長度 總掃描長度 = 檢查床每圈移動距離 × 總旋轉圈數 總掃描長度 = 20 mm/圈 × 20 圈 = 400 mm

  • (A) 100 mm：計算錯誤，若將參數誤除或漏乘會得出此數值。
  • (B) 200 mm：若忽略螺距的影響 (誤以為 Pitch = 1) 所算出的結果 (10 mm × 20 圈 = 200 mm)，故錯誤。
  • (C) 400 mm：經過完整公式計算 2.0×10 mm×20 圈=400 mm2.0 \times 10 \text{ mm} \times 20 \text{ 圈} = 400 \text{ mm}，為正確計算結果。
  • (D) 800 mm：計算錯誤，數值過大。

答案解析

根據 MSCT 的運作原理，螺距 (Pitch) 代表著檢查床移動距離與射束寬度的比例。當 Pitch = 2.0 時，表示X光管每旋轉一圈，檢查床會前進 2 倍的射束寬度，也就是 2.0×10 mm=20 mm2.0 \times 10 \text{ mm} = 20 \text{ mm}。 在總掃描時間 20 秒、每秒旋轉 1 圈的條件下，X光管共旋轉了 20 圈。因此，病人身體組織被掃描到的總長度等於「每圈床移動距離」乘以「總圈數」：20 mm/圈×20 圈=400 mm20 \text{ mm/圈} \times 20 \text{ 圈} = 400 \text{ mm}。故最適當的選項為 (C)。

核心知識點

醫事放射師在準備國考時，必須熟記並靈活運用電腦斷層掃描的參數公式：

  1. 多切面電腦斷層螺距 (MSCT Pitch) 國際標準定義：Pitch=IN×TPitch = \frac{I}{N \times T}
    • II：Table feed per rotation (X光管旋轉一圈時，檢查床移動的距離)
    • NN：Number of slices (切面數)
    • TT：Slice thickness (單一切面厚度)
    • N×TN \times T：Total nominal beam width (總射束寬度)
  2. 掃描範圍計算整合公式：Total length=Pitch×Beam width×Scan timeRotation time\text{Total length} = \text{Pitch} \times \text{Beam width} \times \frac{\text{Scan time}}{\text{Rotation time}}
  3. Pitch 的物理與臨床意義：
    • Pitch = 1：X光射束涵蓋範圍無重疊也無間隙。
    • Pitch > 1：檢查床移動距離大於射束寬度。優點為掃描速度快，可減少患者輻射劑量 (Dose) 並減少運動假影 (Motion artifact)；缺點是 Z 軸空間解析度可能會些微降低。本題 Pitch = 2.0 即屬於高速大範圍掃描。
    • Pitch < 1：X光射束有重疊 (Overlapping)。優點是可提供極高的 Z 軸空間解析度與影像品質；缺點是會增加掃描時間與患者的輻射劑量。

臨床重要性

在臨床實務中，遇到急診嚴重創傷病人 (Trauma CT)、無法配合憋氣的幼兒，或進行大範圍血管攝影 (如主動脈剝離的 CT Angiography) 時，放射師常需要調整掃描參數以在最短時間內完成大範圍掃描。提高 Pitch 可以讓機器在維持相同掃描時間的前提下，大幅增加掃描涵蓋長度 (Z-axis coverage)。然而，為了彌補高 Pitch 帶來的資料擷取空隙與潛在的影像雜訊，現代高階 CT 通常會搭配管電流調節技術 (Tube current modulation) 與疊代重組演算法 (Iterative reconstruction) 來維持臨床診斷所需的影像品質與精準度。

參考資料

  1. Measurement of table feed speed in modern CT. Journal of Applied Clinical Medical Physics, 2014. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5714571/)
  2. Radiation Dose in Computed Tomography of the Heart. Circulation, 2003. (https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/01.CIR.0000048201.29827.E3)
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