已知種植 200顆HeLa細胞，最終可得到 75個細胞群落；今以 6 Gy劑量照射後，發現種植 30,000顆細胞，僅得36個細胞群落。試計算 6 Gy劑量下的細胞存活分率（ surviving fraction ）為何？

本題觀念：

本題考查放射生物學（Radiobiology）中非常重要的**細胞存活分率（Surviving fraction, SF）與平板培養效率（Plating efficiency, PE）**之計算。在評估細胞受到游離輻射照射後的存活能力時，臨床與研究上常使用聚落形成分析（Clonogenic assay）。 因為在未受照射的控制組中，種植的細胞並不會 100% 成功長成細胞群落，所以我們必須先算出細胞本身的「平板培養效率（PE）」，再利用這個數值來校正受輻射照射後的「細胞存活分率（SF）」，藉此排除輻射以外造成細胞死亡的因素。

選項分析

計算過程分為兩個步驟：

步驟一：計算平板培養效率（Plating Efficiency, PE） PE 指的是在沒有任何輻射照射的控制組下，細胞成功生長成群落的比例。

• 公式：PE = 控制組生成的細胞群落數 / 控制組種植的細胞數
• 代入數值：PE = 75 / 200 = 0.375（即 37.5%）

步驟二：計算 6 Gy 照射下的細胞存活分率（Surviving Fraction, SF） SF 指的是經過特定輻射劑量照射後，真正因為抵抗了輻射而存活下來並形成群落的細胞比例。必須將照射組的群落數，除以「原本預期可以長成群落的細胞數（即照射組種植細胞數 × PE）」來進行校正。

• 公式：SF = 照射組生成的細胞群落數 / (照射組種植的細胞數 × PE)
• 代入數值：SF = 36 / (30,000 × 0.375)
• 計算分母：30,000 × 0.375 = 11,250（預期在無輻射下應長出的群落數）
• 最終計算：SF = 36 / 11,250 = 0.0032

根據上述計算：

• (A) 0.0032：與計算結果相符，為正確選項。
• (B) 0.0012：計算錯誤。可能是數學運算失誤或公式代錯。
• (C) 0.12：計算錯誤。若未乘上正確的倍數或小數點標錯可能得出此數。
• (D) 0.32：計算錯誤。可能在除法計算時忽略了小數點位數。

答案解析

在聚落形成分析（Clonogenic assay）中，為了排除培養環境、細胞自身生長能力等非輻射因素的干擾，必須先建立基準的平板培養效率（PE = 75/200 = 0.375）。當細胞接受 6 Gy 照射後，種植 30,000 顆細胞，如果不受照射，理論上能長出 30,000 × 0.375 = 11,250 個群落。然而實際只長出 36 個群落，故其真實的輻射存活分率為 36 ÷ 11,250 = 0.0032。因此，選項 A 為正確解答。

核心知識點

醫事放射師在準備放射生物學考科時，必須熟記以下細胞存活曲線（Cell Survival Curve）相關的核心知識：

1. 平板培養效率（Plating Efficiency, PE）：了解其為校正基線的必要參數。
2. 細胞存活分率（Surviving Fraction, SF）：熟練掌握 SF = 照射後群落數 / (種植細胞數 × PE) 之計算公式。
3. 細胞存活曲線模型：延伸複習標靶理論（Target theory，如單靶單擊、多靶單擊模型中的 $D_0, D_q, n$ 參數意義）以及臨床最常用的線性二次模型（Linear-Quadratic Model，$\alpha/\beta$ 比值對於早發與遲發組織的意義）。

參考資料

1. Radiation Oncology/Radiobiology/Equations - Wikibooks (https://en.wikibooks.org/wiki/Radiation_Oncology/Radiobiology/Equations)