以直線加速器執行腦部 SRS，通常選擇 6 MV光子治療，而少選擇 18 MV光子，其主因為何？

本題觀念：

本題探討立體定位放射手術（Stereotactic Radiosurgery, SRS）中，直線加速器光子射束能量選擇的物理考量。SRS 的核心技術特徵是針對體積較小的腫瘤（小照射野），給予單次或少數幾次極高劑量的輻射。為了有效保護腫瘤周圍的正常腦組織，射束必須具備極為陡峭的劑量梯度（Steep dose gradient）與高順應性。因此，決定射束品質時，**射束半影區（Beam penumbra）**的大小是影響小照射野劑量分布與側向電子平衡（Lateral electronic equilibrium, LEE）的最關鍵因素。

選項分析

• A: 相較6 MV光子，18 MV光子有較大的射束半影區 (正確) 光子射束在組織中主要透過康普頓游離（Compton scattering）與成對生成（Pair production）產生二次電子來傳遞劑量。當使用較高能量的 18 MV 光子時，產生的二次電子具有較高的動能，因此在組織中的側向射程（Lateral range）較長。較長的二次電子側向擴散會導致輻射半影區（Radiological penumbra）變寬。在 SRS 的小照射野中，過大的半影區會使劑量分布的邊緣變得模糊，難以達到所需的陡峭劑量梯度，進而增加周圍正常組織的劑量負擔。因此 6 MV 光子因半影區較窄，成為 SRS 的首選。
• B: 相較6 MV光子，18 MV光子有較少的射束穿透力 (錯誤) 根據游離輻射物理學，光子射束的能量越高，其穿透力越強。18 MV 光子射束的深部百分劑量（Percent Depth Dose, PDD）在相同深度下明顯高於 6 MV 光子，因此 18 MV 的穿透力是大於 6 MV 的。
• C: 相較18 MV光子，6 MV光子的皮膚劑量較少，病人發生皮膚副作用機率較低 (錯誤) 光子射束具有「表面免除效應」（Skin-sparing effect）。射束能量越高，其最大劑量深度（$d_{max}$）就越深。6 MV 光子的 $d_{max}$ 大約在皮下 1.5 公分處，而 18 MV 光子的 $d_{max}$ 大約在皮下 3.0 至 3.5 公分處。因此，18 MV 的表面/皮膚劑量反而較低，6 MV 的皮膚劑量是較高的。
• D: 相較18 MV光子，6 MV光子能譜分布更廣 (錯誤) 醫用直線加速器產生的光子是透過電子撞擊靶材產生的制動輻射（Bremsstrahlung）。其能譜為連續能譜，範圍從 0 到加速電子的最大動能。因此，18 MV 光子的能譜分布範圍為 0 至 18 MeV，而 6 MV 光子僅為 0 至 6 MeV。18 MV 的能譜分布明顯比 6 MV 更廣。

答案解析

綜合上述分析，立體定位放射手術（SRS）主要處理腦部的小型病灶，治療計畫極度仰賴銳利的射束邊緣以保護周圍正常的腦神經組織。雖然 18 MV 光子具有較好的穿透力且皮膚劑量較低，但其高能二次電子較長的側向射程會顯著增加「射束半影區」的寬度（半影區變大）。在小照射野下，這不僅會導致靶區邊緣劑量順應性變差，更可能因無法建立側向電子平衡（LEE）而降低靶區中心的劑量。因此，臨床上執行 SRS 幾乎皆選用 6 MV 光子（或更進階的 6 MV 無平整濾波器 FFF 射束）來獲得最小的半影區與最佳的劑量梯度。故本題正確答案為 (A)。

核心知識點

放射師國考考生應熟練掌握以下「臨床游離輻射物理學」與「小照射野劑量學」的核心觀念：

1. 光子能量與二次電子側向射程：理解能量越高，二次電子側向射程越遠，導致輻射半影（Radiological penumbra）變大。
2. 小照射野的側向電子平衡（Lateral Electronic Equilibrium, LEE）：當照射野大小（Field size）小於二次電子的最大側向射程時，會失去 LEE，造成射束中心軸劑量下降。
3. 光子射束的基本物理特性比較 (6 MV vs. 10 MV vs. 18 MV)：
   • 穿透力（PDD）：能量越高，穿透力越強。
   • 最大劑量深度（$d_{max}$）：能量越高，$d_{max}$ 越深。
   • 表面劑量（Surface dose）：能量越高，表面劑量越低（Skin-sparing effect 越好）。
   • 能譜分布：最大能量取決於加速電壓，高能射束涵蓋更廣的連續能譜。
4. SRS/SBRT 的射束選擇趨勢：現代放射手術多選用 6 MV 或 6 MV FFF (Flattening Filter Free) 射束，主因在於較小的半影區、減少頭部散射（Head scatter），以及 FFF 能提供極高的劑量率（Dose rate）以縮短治療時間。

參考資料

1. Energy Modulated Photon Radiotherapy: A Monte Carlo Feasibility Study (PMC)
2. Physics of Stereotactic Radiosurgery and Stereotactic Body Radiotherapy