放射 - 遠隔治療機—機器結構與射束物理考古題解析 - 民國114年

本題觀念：

本題測驗的核心概念為放射治療中的 幾何半影 (Geometric Penumbra)。在放射治療中，射束邊緣的劑量並非瞬間降為零，而是會有一個劑量快速遞減的區域，稱為「半影 (Penumbra)」。半影主要由三個部分組成：幾何半影、穿透半影 (Transmission penumbra) 以及散射半影 (Scatter penumbra)。其中，幾何半影是由於輻射源並非理想的「點射源 (Point source)」，而是具有實際體積的「有限大小射源 (Finite source size)」，導致在準直儀 (Collimator) 邊緣產生部份遮蔽效應而形成的。幾何半影的大小可透過相似三角形的幾何學原理推導，其計算公式如下：

$P = s \times \frac{SSD + d - SDD}{SDD}$

$P$ : 幾何半影寬度 (Geometric penumbra width)
$s$ : 射源大小 (Source size / Source diameter)
$SSD$ : 射源至表面的距離 (Source-to-Surface Distance)
$d$ : 治療深度 (Depth in the patient/phantom)
$SDD$ : 射源至準直儀的距離 (Source-to-Diaphragm Distance 或 SCD: Source-to-Collimator Distance)

選項分析

根據上述幾何半影的公式 $P = s \times \frac{SSD + d - SDD}{SDD}$ ，我們可以逐一分析各個選項：

① 射源大小 ( $s$ )：正確。由公式可知，幾何半影與射源大小成「正比」。射源體積越大（例如鈷六十治療機的射源），其幾何半影就越寬。
② 治療深度 ( $d$ )：正確。深度 $d$ 位於公式的分子。當治療深度越深時，距離射源的總距離 ( $SSD + d$ ) 增加，射束邊緣的發散角度影響放大，導致幾何半影變寬。
③ 照野大小 (Field size)：錯誤。照野大小會影響假體或人體內的側向散射 (Lateral scatter)，進而影響「物理半影 (Physical penumbra)」的大小；但單純就「幾何半影」的定義與數學公式而言，它僅受射源本身與各項硬體空間距離的幾何關係影響，與照野大小無關。
④ 射源至表面的距離 ( $SSD$ )：正確。 $SSD$ 位於公式的分子。當 SSD 增加時（射源遠離病患），射束到達病患表面的幾何發散增加，因此幾何半影也會隨之變寬。

答案解析

綜合上述分析，會直接影響「幾何半影」的變數為①射源大小、②治療深度、以及④射源至表面的距離。③照野大小不影響幾何半影。因此，選項 (C) 僅①②④ 是最正確的解答。

核心知識點

醫事放射師國考中，關於射束半影 (Penumbra) 的概念是必考重點，請考生務必釐清以下觀念：

半影的種類與成因：
- 幾何半影 (Geometric Penumbra)：取決於射源大小、SSD、SDD、治療深度。
- 穿透半影 (Transmission Penumbra)：取決於射束穿過準直儀、擋塊 (Block) 或多葉準直儀 (MLC) 邊緣時的穿透衰減程度。
- 散射半影 (Scatter Penumbra)：取決於假體/組織內的側向散射，與照野大小及射束能量有關。
物理半影 (Physical Penumbra)：通常定義為特定深度下，橫向劑量剖面上 80% 至 20%（有時使用 90% 至 10%）等劑量曲線之間的側向距離。物理半影是上述三種半影效應的綜合結果。
設備比較：鈷六十 (Co-60) 治療機因為射源直徑較大（通常為 1-2 公分），其幾何半影遠大於直線加速器 (Linac) 的標靶（約 2-3 毫米），這是傳統鈷六十治療機被直線加速器取代的關鍵物理原因之一。

臨床重要性

在放射治療計畫中，半影的大小會直接影響照野邊緣的劑量銳利度 (Dose fall-off)。為了確保腫瘤靶區 (Target volume) 獲得足夠的包覆劑量，同時盡可能降低周圍危及器官 (OARs) 的劑量，臨床上會希望半影越小越好。設計治療機時，會藉由縮小標靶體積、或將準直儀 (SDD) 盡量靠近病患，來達到縮小幾何半影的目的。

如果以 SSD 的技術執行放射治療，下列何者會影響幾何半影？①射源大小 ②治療深度 ③照野大小 ④射源至表面的距離

詳細解析

本題觀念：

選項分析

答案解析

核心知識點

臨床重要性

參考資料