放射 - 深度劑量參數（PDD/TAR/TMR/TPR）考古題解析 - 民國114年

本題觀念：

本題探討放射治療物理學中「百分深度劑量（Percent Depth Dose, PDD）」的物理特性，以及影響 PDD 的關鍵因素。PDD 定義為假體或組織內某一深度 $d$ 的吸收劑量（ $D_d$ ）與參考深度（通常為最大劑量深度 $d_{max}$ ）之吸收劑量（ $D_{max}$ ）的百分比值。理解光子能量如何改變射束在物質中的衰減與穿透行為，是回答本題的核心。

影像分析：

題目提供了一張不同能量光子射束的「百分深度劑量（PDD）對水深（cm）關係圖」。

座標軸意義：X 軸為水深度（Depth in water, cm），Y 軸為百分深度劑量（Percent depth dose, %）。
射束能量種類：圖中顯示了五種不同能量的射束曲線，由低至高分別為：3.0 mm Cu HVL、 $^{60}$ Co（平均約 1.25 MeV）、4 MV、10 MV、25 MV。
最大劑量深度（ $d_{max}$ ）的偏移：觀察各曲線的頂點（PDD = 100% 處），可以發現隨著光子能量的提升， $d_{max}$ 的位置會往更深處移動。例如 3.0 mm Cu HVL 的 $d_{max}$ 幾乎在表面（0 cm），而 25 MV 的 $d_{max}$ 則深達 3~4 cm。此現象稱為表淺皮膚的保護效應（Skin sparing effect）。
特定深度（10 cm）的 PDD 表現：對齊 X 軸 10 cm 處往上看，可以明顯對比出各射束的 PDD 大小關係為：25 MV > 10 MV > 4 MV > $^{60}$ Co > 3.0 mm Cu HVL。這在視覺上直接證實了題目的敘述：「較高光子能量射束比較低光子能量射束，有相對較高的百分深度劑量」。

選項分析

(A) 較高光子能量射束有較高的入射光子通量：錯誤。光子通量（Photon fluence）指的是單位面積內的光子數量，增加通量會等比例提高所有深度的「絕對劑量（Absolute dose）」，但在計算「百分深度劑量」時，由於 PDD 是一個相對比值（ $D_d / D_{max}$ ），通量的影響會在相除的過程中被抵消，因此通量大小並不影響 PDD 的數值。
(B) 較高光子能量射束產生較多的入射光子數量：錯誤。與選項 A 概念相同，單純增加入射光子總數只會影響整體的絕對劑量，並不會改變特定深度下劑量的相對百分比分布。
(C) 較高光子能量射束有較強的穿透力：正確。當光子射束的能量提高時，其在水（或人體組織）中的「直線衰減係數（Linear attenuation coefficient, $\mu$ ）」會隨之降低。衰減係數變小意味著光子在穿透相同厚度的物質時，被吸收或散射的機率減少，因此能將更多比例的能量傳遞並沉積至深部組織。這就是所謂的「穿透力較強」，使得在 10 cm 深度處，高能量射束能保留較高比例的劑量，進而獲得較高的 PDD。
(D) 較高光子能量射束有較多的電子汙染：錯誤。電子汙染（Electron contamination）主要來自於光子射束與治療機頭（如準直儀、平滑濾波器）或空氣作用所產生的次級電子。這些低能量電子穿透力極弱，主要會貢獻在「增建區（Buildup region）」及表面劑量，並不會影響到深達 10 cm 處的 PDD 表現。

答案解析

根據游離輻射物理學，過了最大劑量深度（ $d_{max}$ ）之後，劑量隨深度遞減的現象主要受限於光子射束在介質中的衰減以及距離平方反比定律。高能量光子束具有較小的衰減係數，使其在水中具有較佳的穿透力（Penetrating power）。因此，與低能量射束相比，高能量射束在到達深部（如 10 cm 處）時，被衰減掉的射束比例較少，相對地能在深部保留較大比例的劑量，這正是圖表中高能量 PDD 曲線在 10 cm 處高於低能量 PDD 曲線的根本物理原因。故本題最佳解答為 (C)。

核心知識點

醫事放射師在準備 PDD 相關考題時，必須熟記影響 PDD 的四大參數及其正反比關係：

射束能量（Beam Energy）：正相關。能量↑，穿透力↑，表面劑量↓， $d_{max}$ 變深，PDD↑。
照野大小（Field Size）：正相關。照野↑，假體內散射（Scatter）貢獻↑，PDD↑。
射源至表面距離（SSD）：正相關。SSD↑，受距離平方反比（Inverse square law）造成的劑量跌落效應減弱，深部相對劑量提升（可由 Mayneord F factor 計算），PDD↑。
深度（Depth）：反相關。在過了 $d_{max}$ 之後，深度↑，因衰減與距離增加，PDD↓。

臨床重要性

在放射治療計畫（Treatment planning）中，選擇適當的光子能量是決定劑量分布的基礎。對於深部腫瘤（如骨盆腔的前列腺癌、子宮頸癌），會選擇高能量光子（如 10 MV、15 MV 甚至更高）來提供足夠的穿透力（高 PDD），同時利用其較深的 $d_{max}$ 來保護表淺正常的皮膚組織；反之，若腫瘤位於淺層區域，則適合選擇低能量光子（如 6 MV 以下）或電子束，以避免對深部健康組織造成不必要的游離輻射傷害。

參考資料

放射治療臨床劑量之分析與驗證 (2024-11-27). (https://vertexaisearch.cloud.google.com/grounding-api-redirect/AUZIYQGXCxQ8XTpnzWaFnMX2X4d6ZHRuJNQaBda-Cn-Ghf2PBwhrVFAVG66T-_s6fHysdmtQsnpFCMsb1-EenR-mdQw1YeNCcu5AyJyXdwZSiUMAlcgqkxhKXx9qe5bZaz4dovbeEcHlH5hMmYWedv3e3--LjJxxuJLIWSfArwXybnSgPw96Die0_NweyjdHFZRPLuV_cg==)
醫用直線加速器之光子百分深度劑量特性分析. (https://vertexaisearch.cloud.google.com/grounding-api-redirect/AUZIYQEt7saShBqGvHy8T2oB8WgGU2RFl1lKqwtXh0FjAv718URrGnRcCdtydY8lXiK66L0nNf-HS8vlyxK-Jrekg5ais8AfSPG-oZu0-wi5BuuDzc3gXxokbhrpBLLgu0PM2uDh1TDzBqdidqloddncbJdTNJEVV0XYixWcEYNHuAcZEoiEhdCQM2o=)

不同能量的深度劑量（如圖），在水深度 10 cm處，較高光子能量射束比較低光子能量射束，有相對較高的百分深度劑量，其主要原因為何？

詳細解析