32 一個阿伐粒子的質量，大約相當於多少能量 (MeV)？ (A)0.51 (B)1.02 (C)931 (D)3724

一個α粒子是由2個質子和2個中子組成的，理論上要求出答案是必須藉助愛因斯坦的質能互換公式，E=mC2才算的出來，但是呢除非你記得質子有多重，還有焦耳和電子伏特的轉換常數是多少，不然算不出來的機會很大，所以請牢記互毀反應時所生成的是兩道511 KeV的γ-ray，就是目前很熱門的正子掃描，所以說1個電子經過質能互換後是0.511 MeV，那麼一個質子的重量大概是電子的1千多倍(1836倍)，所以說答案大概就會是0.511×1000×4＝2044以上，看看選項就只剩下(D)3724可以選了。

33 那一種物質適合做為3 MeV中子的屏蔽？ (A)水 (B)鐵 (C)鉛 (D)鋁

要屏蔽中子是很麻煩的事，要考慮讓快中子減速，捕獲減能之後的中子以及在衰減所可能引發的γ輻射，題目現在問的是3 MeV中子，所以說屏蔽的首要工作在於讓中子減速，這個部份選(B)鐵來當屏蔽的話會因為能量大於1 MeV的中子與重元素(特別是鐵)會起非彈性碰撞，這樣大部分的能量會以γ-ray的形式釋出，選(A)水的話，中子會和輕物質發生彈性碰撞而更快速的使速度降低，因此在中子屏蔽的第一件工作方面(A)會比(B)來的好，接下來呢再利用一些碳化硼(B4C)或是Li-6等材料來吸收慢速的中子，最後再來考慮吸收後所放出的γ-ray，(C)和(D)因為與中子的作用截面積過小，因此是不會拿來屏蔽中子的。

34 充填BF3氣體之計數器，係用來度量： (A)阿伐射線 (B)貝他射線 (C)伽傌射線 (D)中子輻射

這題好像不應該放在核醫這裡的；中子是不帶電的粒子，穿透性強，而且在穿透物質的過程不受原子核外圍電子的影響，而是和原子核作用的機率較大，因此在偵測中子時常常會使用中子和物質作用放出荷電粒子以及中子和物質作用產生γ-ray以偵測中子，常用的中子偵測器是充填BF3的比例計數器，B(10,5)＋n(1,0)-->He(4,2)＋Li(7,3)。

35 伽傌攝影機(Gamma camera)使用的閃爍偵檢器(scintillator)通常為下列何者： (A)CsI (B)BGO (C)NaI (D)LSO

一般的γ-camera偵測的核種大多數是Tc-99m，因此它的detector也是為了Tc-99m而設計的，材質為(C)NaI，厚度為3/8英吋，當然在後來PET的崛起後，閃爍晶體的種類就越來越多，我在兩三年前曾翻譯了一篇有關晶體的文章(摘要我沒有翻譯)，主要是針對PET用的，其中的內容包含了一些表格和圖形，但是因為圖片沒有電子檔，表格的內容又過於繁雜因此我只摘取其中重要的部分若有興趣請自行去" The Journal of Nuclear Medicine Vol. 41 No. 6 June 2000 p1051~1055"去看看，當時由於科裡主管急著要，因此一邊工作一邊翻譯，只求翻譯正確，無法顧及語法的順暢度，不過我想並不會因此而降低文章的可讀性，我將其中的內容放在下面，有點多，請耐心地看下去。

Scintillation Crystal for PET 應用於PET的閃爍晶體：

閃爍晶體是一種能吸收游離輻射能如X或γ射線進而轉化一部份能量為可見光或紫外線。這種轉化的過程一般皆發生在10-9秒到 10-6 秒之間，因此每當X光或γ射線作用於閃爍晶體時，就會產生光子，而所產生光子波的密度則取決於晶體接收到多少能量。這些光則由光子偵測器(光電倍增管)所偵測到並進而轉化為電子訊號。閃爍晶體可以是液體或固體，有機物或無機物，結晶狀的或者非結晶狀的。有機液狀及塑膠的閃爍晶體通常用來偵測β粒子以及快中子，用來偵測X及γ射線的(例如PET所用的511 KeVγ射線)則是無機晶體狀的閃爍晶體，這些閃爍晶體具有的高密度及高原子序都有助於增加偵測的效率。一個典型的閃爍晶體是單一透明的，其中的價電子傳導帶是被一些5 eV或是更高能量的能溝所分隔，在一個完美的晶體裡，不存在任何一點晶格缺陷或是不純物，如此在那些阻隔的能溝中就沒有任何電能的存在，然而大多數的閃爍晶體都會加入一些活化中心以提供多餘的電能來防止這些能溝的存在，一個晶體吸收γ射線的能量 後，一部份的能量會作用在這些活化離子上，這些活化離子在釋放能量後就會發散出所謂的閃爍光子，一般其能量約在 4eV左右，相當於可見光中的藍光。在PET的早期，其偵測器是由單一碘化鈉晶體加上TL[NaI(TL)]以及光電倍增管所組成。在發現了BGO之後，大多數的偵測器便轉為使用BGO而設計。因為此物對於高能量γ射線的偵測效率較以往NaI提升很多，塊狀的偵測器使成為了最廣泛的設計。每一個BGO塊最多可分別由64小塊所構成，並同時配有4根光電倍增管(PMT)，其他類似的閃爍晶體還包括了BaF2，YAP，GSO等。在最近幾年一種新的物質LSO已經被發現而且在未來可能會被廣泛地用在PET機器上。

閃爍光轉化的過程:

閃爍體轉化作用於其上的γ射線為可見或紫外光包括了3個主要步驟，其轉化的效率η可來自於以下的 3 種因子： η=βSQ
β是γ射線轉化為電子電洞對的效率
S是能量從電子-電洞對到活性離子或冷光中心之間的轉移效率
Q是冷光中心自己定量發光的效率
β由閃爍晶體的理論物理性質(包括電子能溝，高頻和靜態的雙電子常數)，以及縱向光子能量所求得。就許多閃爍物質而言，這些參數皆是己知的，轉化效率可以計算的出來，而一些新的閃爍體有部份的參數目前並不清楚，因此導致計算轉化效率時有些一些不確定性。至於S，不管其重要性有多少，目前並沒有可靠的模組，可以去計算出它來，或許可以這麼說，目前閃爍晶體研發最初的變化就是去發展一個正確模組。Q則是直接用適合能量的UV光去活化冷光中心，用這個方法，電子電洞的產生步驟以及能量轉移步驟都跳過，可以直接測得冷發光中心的效率。

理想閃爍晶體的特性:

理想的閃爍體結合了數個物理及閃爍發光的特質(如表一)。對於特定γ射線的高偵測效率需要同時具有用以產生光電效應的高原子序，以及去除康普吞散射所需的高密度。當511 keV γ射線作用於閃爍晶體時有二個主要的現象會發生，當有良好的偶合事件及有高計數容量的情況下，需要考慮衰變的常數，也就是說晶體閃爍發光波的時間必須愈短愈好。當有一道強的光能自晶體發出時，會使單一根PMT接受到這道光以及此光行經其他晶體塊時所發出的訊號，因此必須有良好的能量解析才能清楚地辨認出完整的能量事件。另外當閃爍晶體的折射率愈接近入射窗以及捕捉光子的物質之材質折射率時，晶體所發出的光在穿透晶體到達PMT時所受的影響愈少，這個折射率的值通常為 1.5。有些物質在接受游離輻射後易產生色素堆積，阻礙光線在晶體本身的穿透。因此為對抗此種效應，抗輻射的強悍度是必要的。也有些物質很容易吸收來自大氣中的水汽而潮解，所以需要額外特別的包裝以便緊密的封住晶體。不易潮解的晶體有個好處就是只須簡單的包裝就可以使用。機械性的強度也是我們希望的，因為在裝配小塊的晶體時會較方便，也因為PET掃描器會使用到5000~10000 cc的閃爍晶體，在大量使用晶體的同時，合理的價位也必須是在可允許的範圍內。

一般商業用閃爍晶體的性質：

因為理想的閃爍晶體並不真正的存在，所以我們必須自真正存在的物質中尋找選擇最適用的。表二列出了一些常見可取得的閃爍晶體之物理特性，排列的順序是依其密度的高低。BGO和 LSO 都且有絕佳的物理特性，如高密度以及具有高γ射線偵測效率的高原子序，其高硬度及不潮解的特性，使得單一偵測器製造起來容易的多。Cadmium tungstate和GSO也算是不錯的選擇，只是他們兩者易裂性，使得製作上較為困難。表三列出了常見閃爍晶體的發光性質及光學特性，是依衰減常數由短到長來排序。BaF2有最短的衰減常數，0.8 ns，不幸的是它的發光性微弱而且所發的光為220 nm，偏向遠紫外線，光電倍增管必須使用昂貴的石英材質才能有較好的接收效果，而且BaF2的二次衰減常數也為較長的600 ns。CsF有很短的衰減常數4ns，但是其發光性實在是太弱了，以致於很少使用。LSO擁有最佳的特性，很短的衰減常數 40ns以及有高發光性，另外也無需考慮有二次衰減的情形發生。

PET 所使用的閃爍晶體：

自1984年Hofstadter發現NaI(TL)後NaI(TL)就因其高發光性而成為偵測γ射線的選擇，對PMT來說，其所能發出的大量光線也更容易接收進而轉化為電子訊號。NaI(TL)最大的缺點就是當γ射線的能量超過200 keV時，它的偵測效率就會變的很低，這是因為它的低密度及較低的原子序所致。一般SPECT所用的能量約在140keV， NaI的偵測效率很令人滿意，而且也幾乎是唯一所使用的。然而在高能量的使用上，例如PET所使用的511 keV，NaI(TL)大部份都被具有更高密度及原子序的物質所取代。NaI(TL)另一個缺點則是極易潮解，因此必須再費相當的功夫去封裝它以避免來自大氣中的水汽將其潮解。BGO在 1970年代代初期，由Weber和Monchamp所發現，儘管其發光性只有NaI(TL)的15%，它的高偵測效率卻令人注目，因為其密度約為NaI(TL)的2倍而原子序則更高於NaI(TL)甚多，因此BGO就成了偵測能量在數百keVγ射線的選擇。儘管它較長的衰減常數(300 ns)會限制解析度的提升，PET目前最廣泛使用的晶體仍是BGO。閃爍晶體若具有較短的衰減常數，就能使PET在更短的時間裡偵測更多γ射線，使偵測器可以分辨成對發生的γ射線在到達偵測器時的微小時間差異，兩偵測器便可藉著其行走的直線路徑而定出正子原始出發的位置。另外在表三中也有2種可能使用的晶體，CsF及BaF2。CsF因為發光性太低以及易潮解性，即使它的衰減常數只有4ns，仍然很少使用。BaF2有更短的衰減常數 ( < 1ns )，相當好的發光性，不易潮解的特性，因此在1980年代，部份的PET 掃描機都使用它，不過它的密度和原子序和BGO比起來都較低，因此就被BGO取代了。要增加斷層攝影的空間解析度的方法之一，就是將多個具有不同衰減常數的晶體結合成一個單一的偵測器。利用波形的鑑定就可以證實此點。曾有人將GSO和BGO結合在一起，可以得到較佳的解析度。也有的機器只單獨使用GSO，它的製造過程中需要特殊的技術去切割晶體，以免晶體出現裂縫。目前為止LSO在PET所使用晶體的各種特質中，有著最好的結合，它不但具有高的密度及高偵測效率所必須的高原子序，短暫的衰減常數以及高發光性，使得每一根PMT能接受更多的晶體塊。另外，它的機械強度以及不潮解性也使得製造偵測器來得容易些。LSO具有一定比例的天然輻射，其來源是因為176Lu，但只佔一般計數時的極小比例，因此當PET在使用時並不構成太大的困擾。LSO也曾被用於高解析的腦部斷層檢查，高解析的動物斷層檢查，以及一些PET/MRI及PET/SPECT結合的機器，在1999年開始已經具備大量商業製造LSO的能力，可以預期未來將廣泛的使用。

PET 所使用晶體的特性：

雖然說實際上為PET而研發的晶體有許多，但廣泛使用的只有二種，就是NaI(TL)以及 BGO，第三種 LSO(Ce)則是希望未來能被廣泛使用，以下這三種晶體的各種特質將會仔細地再比較一次。PET的γ射線偵測效率是閃爍晶體最重要的特質，因為希望能以最短的時間及最少的藥物劑量完成檢查，晶體必須儘可能的偵測到所有發射出的γ射線。這也就是為何要選 BGO的第一個原因。511 keV的γ射線作用於固態的物質時，一開始會發生二種現象，光電效應及康普吞散射。光電效應就是γ射線被原子完全吸收而放出電子(光電子)，康普吞散射就是γ射線喪失部份的能量給電子，而電子的能量似乎被晶體所吸收，另外散射的γ射線則再被吸收或者穿透而出，而電子與γ射線的能量分佈則由散射的角度來決定。偵測器的效率可以定義為隨機發生的γ射線被部份或者全部吸收的比例，如果偵測器的厚度為x，曝露在一單一能量的γ射線束之下，一開始γ射線的強度為I0。當穿過偵測器後的強度為I (假設彼此不作用)，則衰減的計算式為 I0(E)=I0(E)exp(-μx)，μ是線性衰減常數。當考慮γ射線作用於偵測器上時，可得一計算式 A=1-exp(-μx)，因此γ射線被吸收的比例是由線性衰減常數所決定的(在理想的狀況下)。圖(一)比較了NaI， BGO及LSO的線性衰減常數，從這些資料中BGO和LSO優於NaI的地方顯而易見，在511 keV的情況下， BGO的μ值為0.96 cm-1， LSO 的μ值為0.87至於NaI則只有0.35 cm-1。為達到相似的效率NaI必須要有BGO或LSO的兩倍厚度才行。大多數的 PET 掃描機都是利用PMT接收來自閃爍晶體所發出的光來轉化為電子訊號， 為了得到最大的訊號，晶體所發的光愈強愈好，而且其光波長最好位於光電管最佳吸收波長處，由於最常用的光電倍增管的入射窗的材質是玻璃，因此當光波長為400 nm時會最敏感，因此若是閃爍體所發出的光愈接近此波長就愈好。NaI和LSO都能在這個波長的附近發出相當強的光，不過BGO的光就弱得多而且波長落在480 nm附近(如圖二)。閃爍晶體的發光強度直接影響了每根PMT所接合的晶體塊數，或者是說是晶體塊與電子通道的比例。目前每一根PMT可以接合16塊的BGO晶體，而LSO則最多可達144塊，因此解析偶合事件的時間必須愈短愈好，以去除一些不想要的隨機事件(雜訊)，易言之，閃爍晶體的衰減常數愈短愈有利。圖三比較了NaI(TL)，BGO以及LSO的衰減曲線。BGO的衰減最長300 ns， NaI的衰減較短230 ns，但是它的二次衰減則長達10-6秒，這一點是值得注意的。LSO的衰減時間最短，只有40 ns，而且沒有所謂的二次衰減的現象。因為PET影像的解析度取決於偵測器解析偶合事件的時間，因此閃爍體每10-9秒所發出的光子數日值得注意。圖四比較了NaI，BGO 及LSO每10-9秒所發出的光子數。其中LSO的能力不論在發光強度和數目上都遠優於BGO，即使NaI的發光性強於LSO，不過由於NaI的衰減常數比LSO多達5倍，LSO也同樣在這測試中表現優於NaI。

未來的研究方向：

科學家仍在持續地積極研發更有潛力的閃爍體，因為偵測器的特性會直接影響斷層攝影的表現效果。目前研究努力的方向著重在尋找高密度，高原子序及具極短衰減係數的物質，然而截至目前為止，還無法找到任何可應用在PET的閃爍體。因此，最近研究的方向已轉為期望利用電腦來塑造有潛力的物質，希望藉由對閃爍過程更深入的了解，能使研究人員在真正合成一個新的閃爍體之前，即具有預測其特性的能力。除了努力在尋找新的閃爍體之外，研究人員亦同時將已知的閃爍體做不同於傳統的組合。例如在phoswich偵測器上就同時結合 2種不同的閃爍體。例如有種攝影機因同時內含LSO層及NaI (TL)層而同時具備做為PET及SPECT的能力；其中LSO層乃是應用在PET照影而NaI(TL)層則是應用在SPECT照影。同樣地，研究人員也構造了同時具有LSO及YSO的偵測器來因應這種發展。
Table 1

晶體的特性	目的
高密度	增加γ射線的偵測效率
高原子序	增加γ射線的偵測效率
短暫的衰變時間	能偵測更多的偶合事件
高的發光性	每根光電倍增管能接上更多的晶體
良好的能量解析	能確認真實訊號減少雜訊
發光波長接近400 nm	使光電倍增管的敏感度達到最高
晶體的透明度	減少光在行進時的損耗
折射率接近1.5	光自晶體到光電倍增管時不會折射
抗幅射的強度	晶體的穩定性(不易變質)
不潮解性	容易封裝
機械強度	容易製造較小的晶塊
經濟方面的考量	合理的價位

Table 2

晶體	密度g/cm3	有效原子序	潮解性	堅硬性
CdWO4	7.90	64	N	N
LSO(Ce)	7.40	65	N	Y
BGO	7.13	75	N	Y
GSO	6.71	59	N	N
BaF2	4.88	53	N	Y
CsF	4.64	53	Very	N
CsI(Na)	4.51	54	Y	Y
CsI(Tl)	4.51	54	Slightly	Y
NaI(Tl)	3.67	51	Y	N
CaF2(Eu)	3.18	17	N	N

Table 3

晶體	衰減時間ns	相對發光強度	發光波長nm	折射係數
BaF2	0.8	12	220和310	1.49
CsF	4	5	390	1.49
LSO	40	75	420	1.82
GSO	60	30	430	1.85
NaI(Tl)	230	100	410	1.85
BGO	300	15	180	2.15
CsI(Na)	630	75	420	1.84
CaF2(Eu)	900	40	435	1.44
CsI(Tl)	1000	45	565	1.80
CdWO4	5000	20	480	2.20

36 伽傌攝影機之能量解析度最主要影響下列那個特性？ (A)無感時間(dead time) (B)散射分率(scatter fraction) (C)定位準確度(positioning accuracy) (D)均勻度 (uniformity)

在(A)的部份，最主要是跟所使用的閃爍晶體有關，因為每個晶體的發光間隔時間都不一樣，無感時間越長只是會造成偵測效率不高罷了，(B)就如同本頁31題所說到的，入射的γ-ray如果沒有在一入射的點就被攔下來放出能量而發光，而是在晶體內遊走耗損能量才打到晶體而發光，那麼這種散射的比率越高能量解析度就會越低，(C)這部分和影像的空間解析度有比較大的關係，和能量解析度是分屬於不同的判斷迴路，(D)均勻度和接在晶體後的PM tube有關，因為每根PM tube的放大能力都會有些微的差異，相同強度的訊號進來PM tube，如果沒有先將每根PM tube的放大值調整均勻的話，就會出現凹凸不平的影像，所以說這部分和能量解析度也沒多大相關。

37 淋巴閃爍攝影(lymphoscintigraphy)時，下列那一因素不會影響放射性藥物注射後的吸收？ (A)藥物的種類 (B)藥物的顆粒大小 (C)藥物的劑量 (D)淋巴液的pH值

淋巴閃爍攝影基本的原理是利用皮下注射小顆粒的放射性藥物，因為會引發淋巴球的吞噬作用可以觀察淋巴結，以及可以順便觀察淋巴的流動是否正常有無阻塞的情形，所使用的藥物有非常多的廠牌，不過大多數是使用Tc-99m sulfur colloid或是human serum albumin，顆粒大小的範圍也很大，從5~15 nm到200~1000 nm都有，注射藥物的體積也是諸多說法，使用的劑量也是有多有少，因為做這項檢查的人並不多，所以大家也沒有固定的標準，近來有一種為了乳癌病患而發展的新技術叫做前哨淋巴結(sentinel lymph node)的閃爍攝影，我在92年第1次高考第12題有提到過，算是比較熱的話題。這題問的很模糊我個人不太欣賞，題目問的是對於藥物吸收的影響，在不同的(A)藥物的種類本來在吸收上就一定會有所不同，這部分沒有爭議，(B)有人這樣說顆粒小一點，才容易沿著淋巴液而流動，如果顆粒太大就會因為太重而沉積在注射處不移動，所以說這個選項也沒問題，至於(C)就實在讓人不知道該不該選，劑量多打一點，就代表所注射的顆粒多一點，如果說顆粒多沒多少那當然不會影響，可是就算顆粒多很多，反正淋巴球能吞噬攔截藥物的能耐就那麼多，所以藥物的劑量和吸收的影響不大，(D)淋巴液中含有大量的蛋白質，所以它的pH值理論上是恆定的，不會有太大的變動，但是如果你吹毛求疵地問到底會不會有影響，我說會，因為淋巴液pH值的變動會影響淋巴球的生理活性，所以會影響到題目所說的藥物吸收，但是最大的問題在於，題目根本就問錯了方向，淋巴攝影最重要要問的應該是可用的藥物的種類有哪些，藥物顆粒的大小對檢查的影響，注射的位置有哪幾種，攝影時的技巧包含攝影的範圍或是病患的姿勢該如何等等，而不是像題目這樣問這種方向很模糊的問題。

38 下列何者是伽傌攝影機中之波高分析器(PHA)之功能？ (A)增加偵檢器之效率 (B)分析轉移給偵檢器之總能量 (C)修正計數率之損失 (D)增加計數率

波高分析器(PHA)對於伽傌攝影機來講，是一個用來判斷入射γ-ray能量的一個裝置，在一開始收集影像的時候，就必須先設定好你要偵測的核種是哪一個，PHA才能決定到底哪一段能量才是它所要收集的，當detcetor接收到不同能量的γ-ray入射時，後方的PM tube所接受到光的強度也不一樣，在經過放大之後所得到的訊號便有了不同的振幅大小(電壓)，這個時候這筆訊號就同時進入兩道判別程序，一個是作X，Y位置的解析，一個則是作PHA的判別，如果說經過PHA的判斷這股入射的能量是落在允許的範圍內，那麼這筆經過位置解析的訊號才會被記錄下來，否則就視為無效的訊號而丟棄。

39 甲狀腺之放射碘攝取 (radioiodine uptake) 的測量，常以身體何處的計數當成背景？ (A)腳部 (B)小腿 (C)大腿 (D)手肘

會選擇(C)大腿的最主要原因是因為在正常狀況下，要找一個和脖子差不多粗，而且又沒有長甲狀腺的部位，當然是大腿最好啦，不過如果受檢者太胖時，是可以酌情考慮以其他類似的部位代替的，譬如說(B)小腿的。

40 心肌造影檢查中，橫隔膜對於心臟下壁的干擾，下列何種姿勢降低？ (A)仰臥 (B)俯臥 (C)左側臥 (D)坐姿

在身體的解剖構造上，橫隔膜和心臟是很接近的，在進行核醫的心肌灌注檢查時，受檢者一般都是採用仰臥姿，在這種姿勢下，因為呼吸時肋骨可以自由的上升下降，因此橫隔膜和心臟的下壁分不太開，會造成心臟下壁的影像受到橫隔膜的衰減而較為模糊，因此有人就想到了用(B)俯臥的姿勢，讓受檢者趴著照相，這樣呼吸時因肋骨無法上舉，因此只有靠著橫隔膜的下降才能呼吸，這樣一來就解決了干擾的問題，但是問題是趴著照相不太舒服，尤其是一些本來就喘不太過氣的人，加上這樣照相時又多了掃描床的衰減，因此採用這種方法的醫院並不多就是了。