若吸收劑量相同,則下列何者所產生的輻射生物效應最低?
詳細解析
本題觀念
本題要比較的是相同吸收劑量下,不同輻射種類造成的相對生物效應。吸收劑量只表示組織吸收了多少輻射能量,單位為 Gy;它沒有反映不同輻射在微觀尺度上的游離密度與DNA損傷型態。因此,放射防護上要再使用輻射加權因數,把吸收劑量轉成可比較生物效應的等效劑量。
低LET的光子輻射通常作為加權因數為1的參考;α粒子與中子屬較高LET或具有較高相對生物效應的輻射,質子也不是與光子完全相同的生物效應。解題時應比較同一吸收劑量乘上各自的輻射加權因數,而不是只比較粒子的大小、穿透距離或名稱。
選項分析
A. 質子:不正確。依常用放射防護模型,質子的輻射加權因數通常取2,代表相同吸收劑量下的加權生物效應高於光子。質子在組織中的能量沉積與LET會隨能量改變,但在本題的標準比較中不會低於γ射線。
B. 中子:不正確。中子的輻射加權因數會隨能量變化,不能用單一固定數字概括;不過在放射防護模型中,中子通常具有高於光子的加權因數,反映其較高的生物效應。因此相同吸收劑量時,中子不是最低者。
C. γ射線:正確。γ射線是光子、低LET輻射,標準輻射加權因數為1。若四種輻射的吸收劑量相同,γ射線的等效劑量相對最低,所以題目所問的生物效應最低者為 C。
D. α粒子:不正確。α粒子在很短距離內產生密集游離,屬高LET輻射;標準輻射加權因數為20。即使吸收劑量相同,α粒子的局部電離密度與生物損傷潛力仍遠高於γ射線。
答案解析
本題依公告答案選 C。放射防護的概念可用等效劑量表示:H_T = Σ(D_T,R × w_R),其中 D_T,R 是特定組織由某種輻射得到的吸收劑量,w_R 是該輻射的輻射加權因數。相同吸收劑量下,因數越大,代表估計的生物效應越高。
在常用的ICRP放射防護架構中,光子(包括γ射線)的 w_R 為1,質子約為2,α粒子為20;中子則依能量而定,但整體並非低於光子的基準。若把相同的吸收劑量 D 代入,γ射線的等效劑量為 D×1,質子約為 D×2,α粒子為 D×20,中子則依能量採相應的較高加權值。因此四個選項中,γ射線的加權後生物效應最低。
這裡的「最低」是相對比較,不表示γ射線沒有生物效應。γ射線仍可造成游離、自由基與DNA損傷,只是在吸收能量相同的前提下,其低LET特性使能量沉積較分散,標準加權因數低於其他選項。
核心知識點
- 吸收劑量 Gy描述吸收能量;等效劑量 Sv則加入輻射加權因數,以反映不同輻射的相對生物效應。
- 光子與電子的輻射加權因數為1,γ射線因此是本題的低LET參考輻射。
- 質子的常用輻射加權因數為2,α粒子為20;中子因數會隨能量改變。
- LET越高,單位路徑上的游離越密集,通常越容易造成複雜DNA損傷與較高相對生物效應。
- 比較題先固定「吸收劑量相同」的條件,再比較輻射種類與加權因數;不要以穿透力或射程直接代替生物效應判斷。
- 本題答案是γ射線,因為在四個選項中,光子的輻射加權因數最低,故相同吸收劑量下的加權生物效應最低。