CT 分別使用①75kVp、②100 kVp、③125 kVp、④150 kVp 四種管電壓，其水的線性衰減係數（linear attenuation coefficients）及CT 值（computed tomography number），由大至小依序為何？

本題觀念

本題要分清楚兩個不同概念：水對 X 射線的物理衰減能力，以及 CT 系統把衰減資料轉換成的相對 CT 值。線性衰減係數（linear attenuation coefficient, μ）描述 X 射線通過物質時被吸收或散射的程度，會隨光子能量改變；在診斷用 X 射線能量範圍，管電壓越高，平均光子能量通常越高，水的 μ 會大致下降。因此 75 kVp、100 kVp、125 kVp、150 kVp 的水之 μ，依題目理想化條件由大至小排列為 75 kVp、100 kVp、125 kVp、150 kVp。

CT 值（computed tomography number）不是把 μ 直接當成影像數值，而是以水的 μ 作為參考進行正規化。理想校正下，水相對於水本身的差異為零，所以四種管電壓下的水 CT 值都設定為 0 Hounsfield unit（HU），彼此相等。

選項分析

• A：❌ 錯誤。線性衰減係數由低管電壓到高管電壓逐漸降低，這部分排列方向正確；但水的 CT 值是相對水的校正值，並不是隨物理 μ 同方向遞減，因此不能選 A。
• B：❌ 錯誤。它把高管電壓時的水 μ 排在前面，與 X 射線能量增加時水的衰減係數大致下降的關係相反；同時也錯把 CT 值當成會隨絕對 μ 排列。
• C：✅ 正確。75 kVp 的水 μ 大於 100 kVp，依序大於 125 kVp 與 150 kVp；另一方面，水是 CT 值的零點參考，理想校正下四個 CT 值相等，皆為 0 HU。
• D：❌ 錯誤。水的 CT 值相等這一部分符合相對校正概念，但 μ 的排序方向顛倒，不能只因後半段正確就選 D。

答案解析

本題答案為 C。可用兩步驟作答：先看物理量，再看相對量。第一步，管電壓從 75 kVp 提高到 150 kVp 時，X 射線束的有效能量提高，水的線性衰減係數通常下降，所以 μ 的順序是 75 kVp＞100 kVp＞125 kVp＞150 kVp。第二步，CT 值由水的參考衰減係數校正，常用概念可寫成 CT number = 1000 ×（物質 μ − 水 μ）／水 μ；把物質換成水時，分子為零，結果就是 0 HU。

實際 CT 影像可能受到束硬化、校正、重建與設備差異影響，水模體讀值可能出現小幅偏離；但考題採理想化校正前提，判斷重點仍是「物理 μ 隨能量變化」與「水的 CT 值以自身為零點」不能混為一談。

核心知識點

• 線性衰減係數 μ：反映物質對 X 射線的衰減能力，會受光子能量與物質性質影響。
• 管電壓提高：有效光子能量上升，水在診斷能量範圍的 μ 大致下降。
• CT 值：以水作為參考的相對數值，不等於物質的絕對線性衰減係數。
• 水的基準：理想校正下水的 CT 值為 0 HU，不因使用不同管電壓而改變其基準排序。
• 解題策略：先判斷 μ 的能量依賴，再套用 CT 值的水校正定義。

參考資料

1. National Institute of Standards and Technology, X-Ray Mass Attenuation Coefficients: Water. https://pml.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/ComTab/water.html
2. National Institute of Standards and Technology, X-Ray Mass Attenuation Coefficients: Chapter 2. https://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/chap2.html
3. International Atomic Energy Agency, Quality Assurance Programme for Computed Tomography. https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1557_web.pdf