下圖為 system sensitivity，spatial resolution 與 source to collimator distance 的關係圖，藍色表示pinhole collimator，綠色表示 converging collimator，紫色表示 high resolution parallel hole collimator，紅色表示general purpose parallel hole collimator。若射源距離collimator 5 cm 處，其spatial resolution 的比較，下列何者最差？

本題觀念：

此題測驗核子醫學造影中，不同準直儀 (collimators) 的空間解析度 (spatial resolution) 與射源到準直儀距離 (source to collimator distance) 之間的物理關係。 在核醫學中，空間解析度通常以點射源的半高寬 (Full Width at Half Maximum, FWHM) 來表示，單位為毫米 (mm)。FWHM 的數值越大，代表影像越模糊，亦即空間解析度越差；反之，數值越小，代表空間解析度越好。

影像分析：

題目提供了兩張圖表，分別表示不同準直儀的特性：

1. 左圖 [Extrinsic sensitivity (rel. units) vs. Distance]：

   • 表示系統靈敏度與距離的關係。
   • 紅線與紫線呈水平，代表平行孔準直儀的靈敏度不隨距離改變。紅線靈敏度較高，對應 general purpose (通用型)；紫線靈敏度較低，對應 high resolution (高解析型)。
   • 藍線隨距離增加而急遽下降，符合針孔準直儀 (pinhole collimator) 靈敏度與距離平方成反比的特性。
   • 綠線隨距離增加而上升，符合聚合孔準直儀 (converging collimator) 在到達焦距前，靈敏度會逐漸升高的特性。

2. 右圖 [Ext spatial resolution (mm) vs. Distance]：

   • 表示空間解析度 (FWHM) 與距離的關係。
   • 從圖中可觀察到，隨著距離 (X軸) 增加，所有準直儀的 FWHM 數值 (Y軸) 皆逐漸變大，代表解析度皆隨距離增加而變差。
   • 在 X軸等於 5 cm 處，對應到 Y軸的數值由高到低（即 FWHM 由大到小）依序為：紅線 > 紫線 > 綠線 > 藍線。

選項分析

• (A) pinhole collimator (藍線)：在 5 cm 處，其 Y軸數值 (FWHM) 最小（約落在 5 mm 左右），表示其空間解析度「最好」。
• (B) converging collimator (綠線)：在 5 cm 處，其 FWHM 數值排在第三，解析度優於平行孔準直儀。
• (C) high resolution parallel hole collimator (紫線)：在 5 cm 處，其 FWHM 數值位居第二大，解析度較 general purpose 佳，但較 pinhole 及 converging 差。
• (D) general purpose parallel hole collimator (紅線)：在 5 cm 處，其 Y軸數值 (FWHM) 最大（約 13~14 mm）。FWHM 數值最大代表影像模糊程度最高，因此空間解析度「最差」。

答案解析

根據題意，我們需要找出在距離 5 cm 處「空間解析度最差」的準直儀。觀看右方圖表 (Ext spatial resolution)，Y軸單位為 mm (即 FWHM)，數值越大代表空間解析度越差。當距離為 5 cm 時，紅線所在的數值最高。對照題目給定的顏色定義，紅線代表 general purpose parallel hole collimator，因此它的空間解析度最差，故正確答案為 (D)。

核心知識點

醫事放射師在國考中需熟記四大常見準直儀的物理特性：

1. 平行孔準直儀 (Parallel-hole collimator)：
   • 靈敏度 (Sensitivity)：不受射源距離影響（保持恆定）。
   • 解析度 (Resolution)：隨距離增加而線性變差。High resolution 型為了提升解析度，其孔徑較小或隔壁 (septal) 較長，會大幅犧牲靈敏度。
2. 針孔準直儀 (Pinhole collimator)：
   • 具有最佳的空間解析度（特別是在極近距離時），並能將小器官影像放大，臨床上最常用於甲狀腺 (Thyroid) 造影。
   • 缺點是靈敏度極低，且靈敏度會隨距離的平方而急遽遞減 $(1/d^2)$。
3. 聚合孔準直儀 (Converging collimator)：
   • 孔洞向外聚焦於一點。將射源由表面移向焦點時，影像會被放大。
   • 在抵達焦點之前，靈敏度會隨距離增加而變高，且解析度優於一般平行孔準直儀。
4. 發散孔準直儀 (Diverging collimator)（本題未提）：
   • 用於將大範圍器官縮小至小視野偵測器內。其靈敏度與解析度皆隨距離增加而變差。

臨床重要性

在核子醫學檢查中，選擇正確的準直儀是獲取具診斷價值影像的先決條件。若需造影微小病灶且不考慮檢查時間，應選用高解析度或針孔準直儀；若病患無法久躺或需快速造影（如 dynamic study），則通常需在解析度上做出妥協，選用高靈敏度的通用型準直儀 (General purpose) 或是 All-purpose 準直儀。