31.正子與電子結合會產生何反應? (A)成對效應 (B)互毀(annihilation) (C)光電效應 (D)康普吞效應

原子核是由不帶電的中子以及帶正電的質子所組成,如果說原子核裡的質子數目過多,就有可能會發生正子蛻變(β+ decay)以維持原子核的穩定度,這個時候質子會轉換成中子並放出微中子以及正子,這部分大家應該都很清楚,這些正電子和電子的質量相同,但是電性相反,因此正子在離開原子核後,在因碰撞以及周圍電場的作用後就會逐漸失去動能,最後就會與原子核外的電子互相吸引,進而撞擊發生(B)互毀(annihilation),這時候因為正負電子的總動能在互毀反應前為零,因此在質能互換的原則下,消失了的兩個電子質量就會轉換成2 mC^2,就會產生兩個0.511 MeV的光子背對背互相離去的γ-ray,這也就是現今PET掃描所用以收集影像的基礎。


32.FDG PET進行腫瘤檢查時,其造影時間通常是FDG注射後多久才進行? (A)15分鐘 (B)30分鐘 (C)60分鐘 (D)2小時

根據美國SNM的建議,要以F-18 FDG做腫瘤掃描,通常會注射在病灶處的另一側,例如懷疑左側乳癌就會從右手的靜脈來注射,注射前患者至少需要禁食4小時以上,當然能夠禁食8小時以上最好,注射前必需先檢查血糖的數值,如果超過150 mg/dL,那就可以考慮使用胰島素或者是延遲攝影的時間(延遲到90分鐘)。至於注射完F-18 FDG後到底要多久才開始攝影比較好?這件事目前尚未有最佳的定論,建議是最少要間隔45分鐘以上才行,大部分的醫院都是在注射後(C)60分鐘甚至是90分鐘後才開始攝影,不過不管是間隔多久才開始攝影,往後患者如果再回來做追蹤檢查時,兩次的延遲時間就必需相同,這樣在做兩次檢查病灶處的半定量比較分析時(尤其是SUV值),才不會產生太大的誤差。那在這注射FDG後的1小時期間,這些惡性腫瘤細胞到底做了甚麼事呢?由於惡性腫瘤細胞通常細胞內的六碳糖激酶(hexokinase)活性都比較高,細胞膜上的葡萄糖轉運體接收器也多,加上腫瘤細胞相對性的缺氧造成無氧醣解反應增加,這些都會造成惡性腫瘤細胞的葡萄糖攝取量及代謝率上升,當這些腫瘤細胞攝取了大量的F-18 FDG(也就是葡萄糖的類似物)後,先由細胞內的hexokinase將FDG代謝為FDG-6-phosphate,但是接下來負責繼續分解的glucose-6-phosphatase酶只能代謝glucose-6-phosphate,無法進一步代謝FDG-6-phosphate,因此這些帶有放射性的代謝中間物就這樣停留在細胞內了,接下來腫瘤細胞又繼續攝取FDG,又無法代謝,最後就是會持續聚積在腫瘤細胞裡,於是乎就和周邊正常的組織形成強烈的活性對比,這樣就能夠被我們以PET掃描儀來偵測出來。這整個腫瘤細胞攝取以及沒有被吸收經由泌尿系統排泄的時間,就是我們在注射後等待照影所需要的時間。


33.應用正子斷層掃描評估心肌存活(viability),在注射18F-FDG前1至2小時必須口服葡萄糖,其最主要的目的是提高血中何種物質濃度? (A)膽固醇 (B)胰島素 (C)甲狀腺素 (D)胃泌素

這題請參考100年第1次高考第45題,服用葡萄糖的目的是為了要增加血液中葡萄糖的濃度,這樣會刺激(B)胰島素濃度的增加,如此一來就能促使FDG進入心肌細胞中,藉此可以分辨出先前在心肌灌注影像中影像的缺損部位,到底是會攝取FDG的存活心肌細胞,還是不具收縮功能代謝較緩慢的瘢痕組織。
事實上一般FDG在腫瘤方面的應用必需要讓患者處於飢餓的狀態,這時候血液裡的葡萄糖以及胰島素的濃度都很低,而游離脂肪酸的濃度則相對較多,此時心肌細胞的能量來源就會以脂肪酸為主,所以幾乎不太會攝取FDG,這也是在腫瘤攝影時所必需採取的手段,這樣降低了心肌和骨骼肌對FDG的攝取,自然就能降低"身體的背景活性"。同樣的道理在激烈運動完後,由於骨骼肌肉大量的釋放出乳酸,心肌細胞也會將乳酸作為能量來源,因此對於FDG的攝取也會減少。
至於如何以FDG來作心肌存活的評估?各家醫院的作法都不同,我找到一個比較普遍的作法,是針對一般無糖尿病的受檢者所設定的檢查流程:
1.受檢者前一天要禁食,當天早上可以吃蛋白質含量豐富的早餐。
2.先測量血糖值,如果<110 mg/dl,就繼續進行。
3.口服50-75公克的葡萄糖。
4.在45分鐘後測量血糖,如果<130 mg/dl,就繼續進行。
5.注射F-18 FDG 5~15 mCi。
6.注射後30~45分鐘開始掃描。
如果患者有糖尿病,有的時候會因為長期注射胰島素而有所謂的"胰島素阻抗症候群",在血液循環中會有過多的游離脂肪酸,這種情況下心肌會因此而降低FDG的攝取,所以得額外處理這個情況才能繼續檢查,處理的方式主要是一邊注射胰島素一邊給予葡萄糖,或者是乾脆就用藥物來降低脂肪酸的含量。
因此如果不服用葡萄糖的話,心肌細胞攝取葡萄糖的量就會非常的少(見下面34題的圖片),對於這項檢查也可以參考100年第1次高考第41題的解說,答案是(B)胰島素。


34.18F-FDG正常會分布在人體的下列器官中,通常那一器官的放射強度最高? (A)大腦 (B)骨髓 (C)唾腺 (D)肝臟

了解F-18 FDG在身體裡的正常分布以及一些生理上的變異,對於正確判讀影像來說非常重要,雖然說惡性的腫瘤經常會造成異常的FDG攝取增加,不過有些良性的腫瘤或者是發炎的病灶也會出現FDG攝取增加的情況,因此在SNM的建議裡就提出了幾種可能會造成FDG攝取變異的情況:
1.殘餘的腸道或泌尿道的活性可能會導致偽陽性的判斷,同時也可能因為遮蓋住了腹部的病灶處而導致偽陰性的結果。
2.局部發炎的區域有可能會增加FDG的攝取。
3.化療或是放射線治療後可能會導致腫瘤對FDG的攝取。
4.在年輕患者身上可能會見到胸腺正常的生理性攝取現象。
5 .骨骼肌或平滑肌的影像有可能是因為緊張所造成。
6.正在哺乳的乳房組織或是月經中的子宮都會出現FDG聚積增加的情形。
7.一些良性的腫瘤或是功能亢進的腺體也有FDG攝取增加的情形。
8.手術後的傷口在痊癒時也會增加FDG的攝取(時間可能長達6個月)。
除了上述之外,還有一些的影像判讀陷阱要小心,不過因為題目只考慮正常的情況,因此直接看圖片會比較清楚,下圖中很明顯的可以看到(A)大腦的影像,這是因為葡萄糖是腦部主要的能量來源,因此在大腦的皮質以及基底核都會出現高度的FDG攝取。另外由於FDG會從泌尿系統排泄,因此如果沒有在檢查前請患者排尿的話(無法排尿者可考慮導尿),膀胱的活性也是非常驚人的,事實上在以FDG做檢查時,根據ICRP 80報告指出,整個身體裡膀胱所接受的劑量可是最高的。


35.下列有關PET scanner的敘述何者錯誤? (A)不需準直儀(collimator) (B)係同步計測(coincidence detection)二個方向相反的光子 (C)偵測放射性物質射出之正子所發生之互毀作用所產生之γ-rays (D)不需如γ-camera之photomultiplier tube

關於PET scanner的基本性質在大部分的教科書中應該都有很詳細介紹,所以不在此處贅述,直接來看題目所給的選項,(A)因為攝影機可以設定同步計測的時間,加上一定得收集到成對180度的γ-ray,因此互毀反應發生的位置一定是在那同時收到訊號的連結線上(LOR),在分析這許多收集到的LOR就可以計算出實際上互毀反應發生的位置。所以並不像傳統的γ-camera需要準直儀來過濾非垂直入射的光子來作定位,因此不需要準直儀的協助,不過在以往有所謂的2D及3D模式,這時候的確是需要類似準直儀的鉛隔來作輔助(參考96年第2次高考第46題),(B)參考100年第1次高考第40題,(C)參考98年第2次高考第58題,至於(D)的部份,現行PET攝影機detector的主要結構前端為閃爍晶體,後面則接著光電倍增管,因此這個選項大致上來說是錯誤的,不過目前已經研發出了新型的"光電倍增管",它可以直接將閃爍晶體所發出的光直接轉換成電子訊號,體積也縮到非常的薄,目前已經用於小動物的PET,這種新的設備已經不能算是光電倍增管,另外目前各廠商所要推出的MR-PET也沒有使用光電倍增管,因為MR的強大磁力會彎曲光電倍增管裡面電子流的方向,所以也是用這種新型的轉換裝置,光電倍增管未來將逐漸淡出核醫的市場。事實上現在核醫也已經有不使用光電倍增管的傳統γ-camera,連閃爍晶體都沒了,是直接採用新的CZT半導體,就可以直接將γ-ray轉換成電子訊號,不再需要光電倍增管來作類比-數位的轉換,對於影像的解析度以及靈敏度都做了相當大幅度的躍升。


36.FDG PET應用在臨床心臟學上的主要目的為何? (A)更精確評估心肌血流灌注狀況 (B)評估心肌是否存活 (C)偵測急性心肌梗塞 (D)計算心肌收縮能力

這題請參考100年第1次高考第41~45題,因為當患者的左心室功能不佳時,臨床上最先做的就是先用SPECT來評估左心室的血流灌注情況,在影像缺血的區域,在大部份的情況下都能夠判定出是心肌缺血或者是心肌梗塞所形成的疤痕組織,可是在影像缺損不明顯的區域裡,只有在一些過於肥胖在SPECT上會有嚴重組織衰減的患者、在SPECT的結果無法清楚判斷,以及就生理檢查結果判斷起來只有輕微冠狀動脈疾病或是應該是很健康,但是卻很不舒服的患者,才會用PET來做心肌灌注的檢查。這時候可以用13N-ammonia偵測血流,18F-FDG偵測代謝活性,或者是只單純用FDG來(B)評估心肌是否存活,目的就是要尋找在灌注影像疑似疤痕組織但是有潛在可復原的心肌,如果真的有存活的心肌細胞,就可以用比較積極的治療方式來回復心肌細胞的血流及功能。
目前在PET以評估心肌存活度的方式大概有5種:
1.心肌的血流狀況(13N-ammonia或Rb-82)
2.心肌的葡萄糖代謝狀況(FDG)
3.心肌的有氧代謝狀況(C-11 acetate)
4.心肌攝取及保有Rb-82的狀況
5.心肌的水分通透狀況(O-15水)
現在最多人使用的方式是1和5的組合。在題目所給的選項裡,(A)主要還是用13N-ammonia或Rb-82,(C)在急性心肌缺血的時候,會出現很明顯的心肌灌注缺損以及FDG攝取增加的現象,FDG的攝取會增加雖無定論,但是推測應該是心肌細胞為了存活所採取的緊急應變手段,增加細胞膜對葡萄糖的通透度,讓FDG被心肌攝取的量增加之故;(D)目前是只要搭配上心電圖就可以作,但是應用的機會並不多就是了。


37.18F-FDG正子斷層造影檢查冠狀動脈疾病,缺氧的心肌呈現18F-FDG高攝取的原因為何? (A)18F-FDG清除率降低 (B)無氧代謝增加 (C)18F-FDG灌注增加 (D)18F-FDG灌注減少

在正常的情況下,心肌細胞的主要能量來源是脂肪酸,因為在氧氣供應充分的情況下,等重的脂肪酸所產生的能量ATP會比葡萄糖還多,可是當冠狀動脈發生阻塞,氧氣的供應就會不足,在這種情況下脂肪酸無法完全氧化成二氧化碳和水,還會產生毒性較高的代謝產物,因此這個時候心肌細胞如果還繼續使用脂肪酸當能量來源,很快的就會自取滅亡。因此在一些長期缺血的心肌細胞就產生了一些因應之道,雖然說這項說法還沒有完全證實,不過的確是觀察到了心肌細胞膜表面的葡萄糖轉運體GLUT-1的接收器有增加的情形(這個GLUT-1是體內負責運送葡萄糖進入細胞的媒介,在人體中主要有GLUT1~5這五種葡萄糖轉運體,其中GLUT-1負責對一般的葡萄糖的攝取,不太受胰島素調控)。
因此在這些血液供應不足,灌注減少的缺氧心肌細胞,就自然會將能量來源改為葡萄糖,因而對F-18 FDG的攝取增加,不過因為氧氣的供應不足,葡萄糖仍然無法完全代謝,可產生的能量極有限,只能勉強維持心肌細胞存活,因此這些心肌細胞才會進入類似"冬眠"的狀況,以存活下去(請參考100年第1次高考第45題),因此題目所問的情況,其實應該是心肌細胞膜表面的葡萄糖轉運體GLUT-1接收器有增加所導致,不過這個情況的確是肇因於心肌缺氧導致(B)無氧代謝增加的結果。


38.Captopril強化腎臟核醫檢查(captopril-enhanced renal scintigraphy)主要是用來評估下列那種疾病? (A)輸尿管阻塞 (B)腎功能衰竭 (C)腎靜脈栓塞 (D)腎動脈狹窄

關於腎血管性高血壓可以參考94年第1次高考第14題以及95年第2次高考第26題,檢查的過程可以參考網站裡核醫入門中SNM標準程序的腎原性高血壓的診斷中文版,所以說利用血管收縮素轉化酶抑制劑(captopril)主要是用來評估(D)腎動脈狹窄所造成的高血壓。


39.施行直接核醫膀胱造影(direct radionuclide cystography)時,放射製劑從何種途徑進入體內? (A)靜脈注射 (B)口服 (C)經導尿管注射 (D)經腰椎穿刺注射

核醫膀胱攝影是在檢查病人是否有尿液自膀胱回流至輸尿管甚至是腎臟的情形,也就是膀胱輸尿管迴流(vesicoureteral reflux)的檢查,檢查方法有分direct和indirect兩種,都是觀察病人排尿時是否會因為壓力的關係而在輸尿管處出現增強亮度的影像。在direct法中,是將病人置膀胱導管,經(C)導尿管注射將Tc(只要有活性即可不一定需要腎造影製劑)注入膀胱中;indirect法則是利用DTPA或是MAG3自靜脈注射製劑,讓其因腎臟排泄而流至膀胱處。兩種方法各有優缺點,direct法病人的膀胱所受劑量比較小,而且影像清晰無背景干擾,但是要幫病人插膀胱導管,有點困難;indirect法因為放射製劑都會跑到膀胱,因此膀胱所受的劑量較大,而且當病人的腎功能不佳時,身體會有相當多的背景活性,增加處理及判讀影像上的難度,好處是順便可觀察腎功能的好壞,判斷是否因尿逆流而造成腎臟的損傷,而且病人只要打針即可,檢查的流程簡單許多,綜合來說direct法是較準確的做法。
另外也請參考
99年第1次高考第43題,裡面提到直接法通常適用於很小的嬰幼兒,在插入導尿管後從管子注入Tc-99m或者Tc-99m DTPA,然後等小嬰兒自己想尿的時候才尿出來,間接法則是用於已經會控制尿尿的小朋友,利用靜脈注射Tc-99m DTPA or Tc-99m MAG3(這個藥物的表現比較好),大概在注射完30~60分鐘後,請小朋友尿尿,來完成檢查。因此這題的答案是(C)經導尿管注射。


40.下列何種核子醫學造影檢查必須配合外科醫師,在手術時例行使用偵測探頭找尋病灶? (A)甲狀腺造影 (B)前哨淋巴攝影 (C)67Ga-citrate全身腫瘤造影 (D)18F-FDG正子斷層造影

這題在98年第1次高考第63題出過了:
這種檢查就是(B)前哨淋巴攝影,關於這項檢查的相關敘述請參考97年第1次高考第62題,還有98年第1次高考第3題,前哨淋巴結攝影的用途和定位主要還是在協助開刀時找出前哨淋巴結,藉此來協助開刀醫師決定是否要切除乳癌患者的腋下淋巴結,目前我們醫院所使用的輻射偵測儀是澳洲製的Gammaprobe,它是個具有小探頭的偵檢器,是專門用於淋巴切片用的儀器,由於在開刀前已經先做完了前哨淋巴攝影,我們會在皮膚上標記好前哨淋巴結的位置,這樣在開刀時,開刀醫師就可以一方面藉由皮膚標記處知道淋巴結的位置,一方面在切開後就可以藉由偵測儀器的探頭來尋找蘊含輻射活度的淋巴結,等找到計數值最高的淋巴結後,便可以將其取下,送去做病理切片,去判定該淋巴結是否有轉移的癌細胞,如果有轉移,則進行大規模的腋下淋巴切除,若無轉移則僅摘除腫瘤及附近的淋巴結,這目前已經是乳癌外科手術時列為建議的作法了。