114 專技高考高等考試 醫事放射師 醫學物理學與輻射安全（第一次） 考古題詳解

核心觀念

比活度（specific activity）是單位質量所含的放射活度，常用單位為 $\mathrm{Bq/g}$。對純放射性核種而言：

其中 $T_{1/2}$ 為半衰期、$N_A$ 為亞佛加厥常數、$M$ 為核種的莫耳質量。對放射性核種，$M$ 可近似以其質量數 $A$ 表示，因此比活度與半衰期及質量數有關。

解題方法

從公式可直接判斷半衰期與比活度的關係：

在核種質量數相近時，半衰期越長，衰變常數 $\lambda=\ln 2/T_{1/2}$ 越小，每單位質量的活度也越低。因此，「半衰期越長，比活度越大」與公式相反，是錯誤敘述。

選項分析

核心觀念

放射性核種的活度會隨時間呈指數衰變。半衰期 $t_{1/2}$ 是活度降至原來一半所需的時間，經過 $t$ 年後的活度比為

題目所問的百分比為 $\dfrac{A(t)}{A_0}\times 100\%$。

解題方法

已知 $t_{1/2}=1600\ \mathrm{y}$、$t=1000\ \mathrm{y}$，代入半衰期公式：

換算成百分比：

核心觀念

放射性活度定義為單位時間內的衰變次數：

其中 $N$ 是尚未衰變的原子核數，$\lambda$ 是衰變常數。完全衰變後的總衰變次數等於最初的原子核數 $N_0$。因此，已知初始活度 $A_0$ 與半衰期 $T_{1/2}$ 時，可由

求出總衰變次數。

解題方法

先將半衰期換算為秒，因為活度單位 Bq 表示每秒衰變一次：

衰變常數為

初始原子核數為

核心觀念

$\alpha$ 衰變時，原子核放出一個 $\alpha$ 粒子，也就是氦原子核 ${}^{4}_{2}\mathrm{He}$。它含有 $2$ 個質子與 $2$ 個中子，因此母核失去 $2$ 個質子、$2$ 個中子。

原子序 $Z$ 是質子數，中子數以 $N$ 表示，質量數則為核內核子總數，滿足 $A=Z+N$。

解題方法

設母核為 ${}^{A}_{Z}X$。放出一個 ${}^{4}_{2}\mathrm{He}$ 後，子核的原子序減 $2$、中子數減 $2$，質量數減去 $\alpha$ 粒子的 $4$ 個核子：

因此變化為 $Z-2$、$N-2$、$A-4$。

選項分析

核心觀念

本題考查電子在高速運動下的相對論性動能。電子速度不可直接用經典動能公式計算；應使用

其中電子靜止能量 $m_ec^2\approx 0.511\ \mathrm{MeV}$，光速 $c\approx 3.0\times10^8\ \mathrm{m/s}$。

解題方法

先求電子速度占光速的比例：

因此

代入相對論動能公式：

核心觀念

本題考查氣體的平均游離能。帶電粒子在空氣中損失能量時，平均產生一對離子所需的能量稱為空氣的 $W$ 值，約為 $34\ \mathrm{eV/ion\ pair}$。這個平均值包含游離與激發等能量消耗，不能只用空氣分子的游離能計算。

解題方法

假設電子的 $1\ \mathrm{MeV}$ 能量全部沉積於空氣中，平均離子對數為：

因此約為 $30{,}000$ 對。

選項分析

核心觀念

本題考查光子在介質中發生三項發生作用（triplet production）時的能量轉換。光子與原子電子庫侖場作用，產生一對電子與正電子；正電子再與一個原子軌域電子共同參與作用，因此共有三個電子的動能。

電子靜止能量為 $m_ec^2=0.511\ \mathrm{MeV}$，正電子靜止能量也相同。三個電子（包含正電子）的總靜止能量為：

解題方法

光子能量扣除三個產生粒子的靜止能量後，才是三電子的總動能：

代入 $E_\gamma=5\ \mathrm{MeV}$：

核心觀念

康普吞效應是入射光子與電子發生非彈性碰撞：光子把部分能量與動量傳給電子，電子反沖，光子則以較低能量、不同方向散射。能量守恆可寫成：

$E_{\text{入射}}=E_{\text{散射}}+K_{\text{反沖電子}}$

因此：

$E_{\text{散射}}=E_{\text{入射}}-K_{\text{反沖電子}}$

康普吞散射常發生於原子外層束縛較弱的電子，或近似自由電子。散射光子若進入影像接收器，會形成額外訊號與霧化，降低影像對比度。

解題方法

逐項比對康普吞效應的能量守恆、成像影響、作用對象，以及作用機率與光子能量的關係。前三者可直接依定義判斷；機率與能量的關係則須注意，康普吞作用機率並非隨 X 光能量增加而成正比。

選項分析

核心觀念

入射皮膚曝露量與管電流時間積（mAs）成正比；在其他條件不變時，曝露量約與管電壓（kVp）的平方成正比。因此可用下式估算新條件下的曝露量：

解題方法

原條件為 $80\ \mathrm{kVp}\cdot30\ \mathrm{mAs}$，曝露量 $X_1=135\ \mathrm{mR}$。

管電壓增加 $15\%$，所以：

管電流減少一半，且曝光時間不變，故 mAs 也減少一半：

代入比例式：

核心觀念

特性 X 光是原子內層電子被移除後，外層電子遞補空缺時產生的 X 光。外層與內層電子的束縛能不同，遞補時釋放的能量等於兩者的能階差，並以光子形式放出：

$E_{\gamma}=E_{\text{內層束縛能}}-E_{\text{外層束縛能}}$

由於各元素的電子能階不同，特性 X 光的能量具有元素特徵。

解題方法

判斷關鍵是看選項描述的能量來源：

• 若能量來自原子內電子在不同能階間的遷移，產生的是特性 X 光。
• 若能量來自入射電子受原子核電場作用而減速，產生的是制動輻射（bremsstrahlung）。

選項分析

核心觀念

曝露率常數 $\Gamma$（specific gamma ray emission constant）描述放射性核種每單位活度，在距離放射源一定位置所產生的光子曝露率。對點狀放射源而言，曝露率與活度及曝露率常數成正比，並依反平方定律隨距離平方增加而降低：

其中 $\dot X$ 為曝露率、$A$ 為放射源活度、$r$ 為距離。$\Gamma$ 的數值與核種放出的伽馬光子能譜及光子能量有關；它不是曝露時間、α 粒子數或 β 粒子距離的參數。

解題方法

題目問 $\Gamma$「最有關」的因素，直接辨認其物理意義即可：$\Gamma$ 是描述伽馬光子所造成曝露率的核種特性，與放射出的伽馬光子能量及產率相關。選項中只有 (A) 指向伽馬光子的能量。

選項分析

核心觀念

本題考游離腔劑量測量的基本關係：收集到的電荷可換算成空氣中的吸收能量，再除以空腔內空氣質量，得到空氣吸收劑量。接著依布拉格－格雷（Bragg–Gray）空腔理論，以壁材對空氣的限制阻擋本領比，換算腔壁吸收劑量：

解題方法

先由空腔體積與空氣密度求空氣質量：

每形成一對離子所需能量為 $33.97\ \mathrm{eV}$，換算為焦耳：

收集電荷 $Q=10\ \mathrm{nC}=10^{-8}\ \mathrm{C}$，離子對數為：

因此空氣吸收能量為：

核心觀念

克馬（kerma，kinetic energy released per unit mass）是間接游離輻射（例如光子）在物質中釋出的帶電粒子初始動能總和，除以該物質的質量。碰撞克馬（collision kerma，$K_{\mathrm{col}}$）則是帶電粒子透過碰撞造成游離、激發等非輻射能量損失的部分，除以質量；輻射克馬則對應帶電粒子以輻射方式損失的能量。

光子能通量為 $\Psi$ 時，碰撞克馬可寫為：

其中 $\mu_{\mathrm{en}}/\rho$ 是物質的質量能量吸收係數。若光子能量具有分布，應依能譜對能通量與係數加權求和或積分。

解題方法

抓住碰撞克馬的定義：它描述的是光子把能量轉交給次級帶電粒子後，這些帶電粒子以碰撞方式損失的能量。公式中對應的量是光子能通量乘以質量能量吸收係數，因此選項（D）正確。

選項分析

核心觀念

本題考「曝露率常數」：點射源在距離 $r$ 處造成的曝露率，會隨射源活度增加，並按距離平方反比下降。曝露率常數可用射源每秒放出的光子能量、空氣的質量能量吸收係數及球面幾何分散計算。

空氣吸收劑量率與光子能量通量率的關係為

其中 $\dot\Psi_E$ 是能量通量率，$\mu_{\rm en}/\rho$ 是空氣的質量能量吸收係數。曝露量與空氣吸收劑量的關係可用 $W/e \approx 33.97\ \mathrm{J\,C^{-1}}$ 換算，即

解題方法

取距離 $r=1\ \mathrm m$，射源活度為 $1\ \mathrm{Ci}=3.7\times10^{10}\ \mathrm{s^{-1}}$。每次衰變放出一個 $1\ \mathrm{MeV}$ 光子，因此每秒放出的能量為

能量均勻向外放射，在 $1\ \mathrm m$ 處的能量通量率為

先將題目給的質量能量吸收係數換成 $\mathrm{m^2\,kg^{-1}}$：

因此空氣吸收劑量率為

換算成每小時曝露率：

核心觀念

本題考查光子輻射場的「通量」（fluence）與「通量率」（fluence rate）定義。通量 $\Phi$ 表示穿過單位面積的粒子數；通量率 $\dot{\Phi}$ 則是在單位時間內，穿過單位面積的粒子數。

解題方法

題幹的「單位面積上、單位時間內」指出要同時除以面積與時間；「來自各方通過的 $\gamma$ 光子」表示計數的是粒子數，而非光子攜帶的能量。因此描述的是通量率，單位為每平方公分、每秒：

選項分析

核心觀念

SID（source-to-image receptor distance，射源到影像接收器距離）是從 X 光管焦點到影像接收器的距離。介入放射學常使用可調整幾何位置的透視設備；典型 SID 約為 100 cm。

解題方法

辨認題目問的是介入透視設備的典型焦點至影像接收器距離。一般診斷攝影也常見 100 cm 的 SID；介入透視設備的 SID 可依操作需要調整，但本題所問典型值對應 100 cm。

選項分析

核心觀念

這題考影像增強器（image intensifier tube, II tube）入口螢光屏的作用：將 X 光轉換成可見光。入口螢光屏常使用碘化銫（CsI）；其吸收 X 光後產生可見光，供後續光電陰極轉換為電子，再經電子聚焦與加速，於輸出螢光屏形成增亮影像。

解題方法

先辨認題目問的是「透視影像增強器內，X 光變成可見光」的材料。這是入口螢光屏的閃爍轉換功能，對應材料為 CsI。不要把此步驟與將可見光轉成電子的光電陰極，或數位平板偵測器的直接轉換材料混為一談。

選項分析

• (A) Cesium iodide（CsI）：正確。 碘化銫是影像增強器入口螢光屏的常見閃爍體，負責將入射 X 光轉成可見光。
• **(B) Sodium iodide（NaI）：錯誤。

核心觀念

部分體積效應（partial volume effect）是指同一個影像體素（voxel）涵蓋兩種或以上不同組織時，該體素的訊號或衰減值會呈現各組織的平均結果。體素內組織混合越多，邊界與小型病灶的數值越容易被周圍組織稀釋。

體素大小可概略表示為：

其中 $\Delta x$、$\Delta y$ 是平面像素尺寸，$\Delta z$ 通常與切層厚度有關。體素越大，部分體積效應通常越明顯。

解題方法

先掌握部分體積效應對影像的共同影響：它會使不同組織的訊號互相平均，降低組織間的對比，並使小結構的邊界變得不清楚。因此，部分體積效應增加時，低對比解析度不會改善，空間解析度也會下降。

核心觀念

本題考放射診斷中 管電壓（kVp） 與 管電流時間積（mAs） 對 X 射線束及影像的影響：

• kVp 決定 X 射線的最高能量，並影響平均能量與射束穿透力；kVp 也會影響影像對比度。
• mAs 代表管電流與曝光時間的乘積，與到達影像接收器的 X 射線光子數量大致成正比，主要影響影像訊號量與量子雜訊。

解題方法

分別判斷兩項操作條件主要控制的影像特性：

1. 看 kVp：管電壓提高時，X 射線束的能量提高、穿透力增強，也會影響影像對比度。
2. 看 mAs：mAs 提高時，產生的電子數增加，X 射線光子數也隨之增加；其主要作用是改變影像訊號量，而非直接控制影像對比度。

因此，敘述 mAs 與影像對比度相關的選項錯誤。

選項分析

核心觀念

這題考多排電腦斷層（MDCT）螺旋掃描的偵檢器 pitch。其定義為：X 光管旋轉一圈時，病床移動距離除以同一時間內的總準直寬度。

解題方法

總準直寬度為偵測器排數乘上每排寬度：

病床每旋轉一圈移動 $5.63\ \mathrm{mm}$，因此：

pitch 是比值，沒有單位。

核心觀念

電子射束會在散射箔、電子限束器及空氣中發生散射，因此可把它近似為由一個「虛擬電子源」發出。有效源皮距（effective SSD，$SSD_{\text{eff}}$）是以此虛擬源位置估算的距離，用來描述電子射束治療距離改變時的劑量輸出變化。

已知 $SSD_{\text{eff}}$ 時，可用反平方定律估算空氣間隙改變造成的輸出修正。若治療距離比標準距離增加 $g$，常見近似式為

其中 $d_m$ 是劑量測量深度；若以表面劑量或距離定義略有不同，公式中的深度項也會相應調整。電子束的有效 SSD 會受能量、照野及加速器限束系統影響，不能一概視為固定的 $100\ \mathrm{cm}$。

解題方法

判斷重點是有效 SSD 的用途：它用來估算電子射束在不同治療距離下的輸出劑量變化。逐項辨認其定義與用途，即可選出符合描述的選項。

核心觀念

楔形角（wedge angle）是劑量分布的幾何定義：在劑量曲線圖中，取 50% 等劑量線，測量它與「垂直於射束中央軸的直線」之間的夾角。圖中的射束中央軸是垂直線，因此其垂線是水平線。

楔形角描述的是楔形濾器造成的等劑量線傾斜，不等於濾器本身的楔形斜面角。

解題方法

先找出圖中的射束中央軸，再以它的垂線作為角度基準；接著辨認哪個標記表示等劑量線相對於這條水平基準線的角度。圖中符合此定義的是 ③。

選項分析

核心觀念

本題比較三維順形放射治療（3DCRT）常見的劑量計算方法。關鍵在於光子進入人體後，會在不同密度與組成的組織中衰減、散射並傳遞能量；計算方法若能更完整模擬光子與次級電子的輸送，通常越能準確估算劑量。

• 修正型演算法（correction-based algorithms）：以較簡化的計算為基礎，再用異質性修正因子調整。
• Kerma 近似（kerma approximation）：假設帶電粒子平衡成立，以碰撞 kerma 近似吸收劑量。
• 卷積－疊加法（convolution-superposition method）：由能量釋放點的能量沉積核計算劑量，並依組織密度修正能量傳遞。
• 直接蒙地卡羅法（direct Monte Carlo）：以機率抽樣模擬光子及次級電子在介質中的交互作用與能量輸送。

解題方法

判斷準確度時，先比較各方法對組織異質性與粒子輸送的處理完整程度。修正型方法與 kerma 近似依賴簡化假設；卷積－疊加法能處理異質性對能量沉積的影響，準確度較高。直接蒙地卡羅法則直接模擬粒子輸送，物理描述最完整，因此在選項所列方法中最準確。

核心觀念

本題考《輻射醫療曝露品質保證標準》附表一「醫用直線加速器應實施之校驗項目、頻次及結果或誤差容許值」，考生須辨認校驗項目及其規定頻次、容許值。以下以命題當年（民國 114 年）法規為準。

解題方法

逐項比對選項是否與附表一相符。旋轉中心校驗的容許範圍以直徑二毫米圓形範圍內為準；治療床位移準確性則須確認其規定頻次及允差是否與選項所述一致。

選項分析

核心觀念

本題考《輻射醫療曝露品質保證標準》附表中「水假體影像 CT 值準確度及假影評估」的允差。以命題當年（民國 114 年）法規為準，診斷 CT、核醫用 CT（PET/CT）及電腦斷層模擬定位掃描儀（CT-SIM）的此項要求相同：水的 CT 值須介於 $-7$ 至 $+7$ HU，且不得有明顯假影。

CT 值以亨氏單位（HU）表示；水的理想 CT 值為 $0$ HU。允差範圍愈窄，要求愈嚴格。

解題方法

比較三種設備在題目指定的「水假體影像 CT 值準確度」項目中的法規允差：

三者的允差範圍相同，都是以 $0$ HU 為中心、上下各 $7$ HU，因此沒有任何一種設備的要求較嚴格。

核心觀念

放射蛻變時，原子序 $Z$ 的變化取決於衰變種類：

• 正子放射（$\beta^+$ 衰變）：質子轉變為中子，原子序減少 $1$。
• 電子捕獲（EC）：原子核捕獲一個軌域電子，質子轉變為中子，原子序減少 $1$。
• 負電子放射（$\beta^-$ 衰變）：中子轉變為質子，原子序增加 $1$。
• 同核異能躍遷（IT）：激發態原子核釋出伽馬射線，質量數與原子序均不變。

因此，判斷子核原子序是否增加，關鍵是辨認母核主要的放射蛻變方式。

解題方法

逐一判斷各核種的主要衰變方式，再依照衰變規則檢查原子序變化：

負電子放射不改變質量數 $A$，但會使子核原子序增加 $1$。正子放射與電子捕獲則使原子序減少 $1$；同核異能躍遷不改變原子序。

核心觀念

本題考查核種的蛻變模式。核種的原子序為 $Z$，質量數為 $A$；蛻變時可藉由觀察原子序及質量數的變化，判斷是哪一種衰變。

電子捕獲（EC）時，原子核捕獲一個軌域電子，使一個質子轉變為中子，因此原子序減少 $1$，質量數不變：

解題方法

${}^{201}\mathrm{Tl}$ 的原子序為 $81$。EC 後原子序減為 $80$，質量數仍為 $201$，形成汞-201：

因此，${}^{201}\mathrm{Tl}$ 的蛻變模式為電子捕獲。

選項分析

• (A) $\alpha$ decay：錯誤。 $\alpha$ 衰變會放出 ${}^{4}_{2}\mathrm{He}$，使質量數減少 $4$、原子序減少 $2$；這不是 ${}^{201}\mathrm{Tl}$ 的主要蛻變模式。
• **(B) $\beta^-$ decay：錯誤。

核心觀念

正電子衰變時，放出的正電子不是單一能量，而是具有連續能譜；題目問「動能最大」，比較的是正電子的端點能量（最大動能），不是平均動能，也不是湮滅後光子的能量。

三種核種的正電子最大動能約為：

• ${}^{11}\mathrm{C}$：$0.96\ \mathrm{MeV}$
• ${}^{18}\mathrm{F}$：$0.635\ \mathrm{MeV}$
• ${}^{82}\mathrm{Rb}$：$3.36\ \mathrm{MeV}$

解題方法

直接比較各核種 $\beta^+$ 的端點能量：

因此，${}^{82}\mathrm{Rb}$ 放出的正電子具有最大可能動能。

核心觀念

放射核種發生器是利用母核種衰變，定期取得其短半衰期子核種的裝置。常見例子是鍶－銣（$^{82}\mathrm{Sr}/^{82}\mathrm{Rb}$）發生器：母核種 $^{82}\mathrm{Sr}$ 衰變後產生子核種 $^{82}\mathrm{Rb}$，供核醫影像使用。

解題方法

辨認選項中的核種是否為發生器常見的子核種。$^{82}\mathrm{Rb}$ 由發生器取得；其餘選項通常分別由迴旋加速器製備，不是本題所指的發生器產物。

選項分析

• (A) $^{82}\mathrm{Rb}$：正確。 由 $^{82}\mathrm{Sr}/^{82}\mathrm{Rb}$ 放射核種發生器取得，是典型的發生器產

核心觀念

放射性計數符合卜瓦松統計，若計得 $N$ 個計數，其標準差為 $\sqrt{N}$。樣品的淨計數須扣除背景；樣品與背景各自計數時，兩次測量的不確定度彼此獨立，因此淨計數的不確定度以平方和開根號計算。

解題方法

樣品連同背景計數 3 分鐘，共得 $3600$ counts；背景單獨計數 3 分鐘，得 $900$ counts。淨計數為：

樣品淨計數率為：

兩次計數的標準差分別為 $\sqrt{3600}$ 與 $\sqrt{900}$。淨計數標準差為：

換算為每分鐘的計數率標準差：

核心觀念

A-mode（Amplitude mode，振幅模式）超音波以回波振幅表示反射訊號強弱。探頭送出脈衝後，回波抵達所需的時間可換算成反射體的深度；因此 A-mode 顯示的是「深度－振幅」資訊。

解題方法

超音波在組織中的傳播速度近似固定，回波的往返時間 $t$ 與反射體深度 $d$ 的關係為：

其中 $c$ 為超音波在介質中的傳播速度，除以 2 是因為脈衝需往返探頭與反射體。A-mode 將深度作為水平位置，並以回波振幅表示垂直方向的訊號強度，所以正確配對為「深度－振幅」。

選項分析

核心觀念

這題考超音波的**脈衝重複頻率（PRF）**與最大探查深度的關係。為了讓來自最深處的回音在下一個脈衝發射前返回，脈衝間隔必須至少涵蓋聲波往返探查深度所需的時間；否則回音會被錯置到較淺的位置。

軟組織中的超音波速率取 $c=1540\ \mathrm{m/s}$。深度為 $d$ 時，聲波需往返距離 $2d$，因此：

解題方法

將 $d=50\ \mathrm{mm}=0.050\ \mathrm{m}$ 代入：

核心觀念

M-mode（Motion mode，運動模式）超音波是沿著單一聲束方向反覆發射與接收回音，並將回音深度隨時間的變化顯示在影像上。橫軸代表時間，縱軸代表深度；影像亮度則反映回音強度。

因此，M-mode 可顯示：

• 回音介面的深度：依回音往返時間判定。
• 介面回音強度：以顯示亮度呈現。
• 介面隨時間的位置變化：可觀察介面運動，例如心臟瓣膜或心室壁的活動。
• 介面周圍構造：M-mode 只沿單一聲束提供深度與時間資訊，缺乏周圍構造的二維空間影像。

解題方法

逐項判斷 M-mode 影像的資訊來源：

1. 回音抵達時間對應聲束方向上的深度，所以①正確。
2. 回音振幅或強度以亮度呈現，所以②正確。
3. 將深度資訊連續記錄於時間軸上，可顯示介面的位置變化，所以③正確。

核心觀念

音波阻抗（聲阻抗）表示介質對音波傳播的阻抗，其定義為介質密度與音速的乘積：

其中 $\rho$ 為介質密度，$c$ 為音速。人體軟組織的聲阻抗彼此接近；骨頭的密度與音速較高，因此聲阻抗明顯較大。

解題方法

比較常見的人體組織聲阻抗值（單位為 MRayl）即可：

• 脂肪：約 $1.4$
• 血液：約 $1.6$
• 肌肉：約 $1.7$
• 骨頭：約 $6$ 至 $8$

由小至大為脂肪、血液、肌肉、骨頭，對應 $\text{①②③④}$。

選項分析

核心觀念

超音波遇到不同組織的交界面時，若兩側的聲阻抗不同，聲波會有一部分在介面反射，形成回波；儀器接收回波並依其到達時間與強度建構影像。聲阻抗定義為介質密度與聲速的乘積：

$Z=\rho c$

其中 $\rho$ 為介質密度，$c$ 為聲速。介面兩側聲阻抗差異越大，通常反射越強。

解題方法

題幹指出影像來自「組織介面的聲阻抗差異」，關鍵在於超音波碰到介面後產生反射回波。探頭發射聲波，再接收反射回來的回波，據以形成影像，因此成像原理是反射。

選項分析

核心觀念

本題比較自旋回音（spin echo, SE）與梯度回音（gradient echo, GRE）的回波形成方式，以及兩者常見的影像對比。

• 自旋回音：先施加 $90^\circ$ RF 脈衝，再以 $180^\circ$ RF 脈衝重新聚焦自旋相位，形成自旋回音。適當設定重複時間（TR）與回波時間（TE），可取得 T1、T2 或質子密度加權影像。
• 梯度回音：通常以小翻轉角 RF 脈衝激發，再以梯度反轉使自旋重新聚相形成回波，不使用 $180^\circ$ RF 脈衝重新聚焦。因磁場不均勻造成的去相位不會像自旋回音那樣被消除，故常呈現 T2* 加權對比。

解題方法

先辨認兩種序列的關鍵差異：自旋回音靠 $180^\circ$ RF 脈衝形成回波；梯度回音靠梯度反轉形成回波。再檢查各選項是否符合這項原理，以及是否符合常見的影像加權方式。

選項分析

核心觀念

本題考磁振造影（MRI）中不同組織的縱向弛豫時間 $T_1$、橫向弛豫時間 $T_2$，以及組織中氫核的自然運動頻率。判斷時要掌握：

• $T_1$（縱向弛豫時間）：縱向磁化恢復至平衡狀態的時間常數。水分子活動較自由，與周圍環境交換能量的效率較低，$T_1$ 較長；脂肪分子的運動頻率較接近拉莫爾頻率，能量交換效率較佳，$T_1$ 較短。
• $T_2$（橫向弛豫時間）：橫向磁化因自旋間去相位而衰減的時間常數。水中氫核的局部磁場差異較小、去相位較慢，$T_2$ 較長；固態組織的分子運動受限、去相位較快，$T_2$ 較短。
• 自然運動頻率：分子運動特性與分子活動程度相關。水分子運動較自由，脂肪分子次之，固態組織中的分子運動受限，因此自然運動頻率的排序為水、脂肪、固態組織。

解題方法

依序判斷三組敘述，再看選項組合：

核心觀念

這題考傅立葉轉換後的頻譜對稱性。採用頻率 $f$ 的定義：

實數偶函數的傅立葉轉換為實數偶函數；實數奇函數的傅立葉轉換為純虛數奇函數。左右鏡像對稱是對頻率軸的偶對稱，即 $X(-f)=X(f)$；上下鏡像對稱則是對頻譜的實部或虛部做上下翻轉，不能只由「鏡像」一詞判斷，須看頻譜的符號與相位。

解題方法

餘弦波是偶函數，正弦波是奇函數。利用傅立葉轉換的偶奇性質，或直接看轉換結果：

兩個頻譜分量位於 $+f_0$ 與 $-f_0$，且大小相同，因此在頻率 $0$ 左右鏡像對稱。

核心觀念

MRI 的射頻脈衝（RF pulse）會使淨磁化向量翻轉，其翻轉角（flip angle）為

其中 $\gamma$ 是旋磁比，$B_1$ 是射頻脈衝產生的橫向磁場強度，$\tau$ 是脈衝持續時間。其他條件固定時，翻轉角與 $B_1$、$\tau$ 均成正比。

解題方法

現有脈衝的翻轉角為 $90^\circ$。要調整成 $180^\circ$，翻轉角須增加為原來的 2 倍。保持 $B_1$ 不變，將脈衝持續時間 $\tau$ 增加一倍，即可使 $\alpha$ 加倍：

選項分析

核心觀念

MRI 影像訊雜比（signal-to-noise ratio, SNR）受單一體素內可貢獻訊號的質子數，以及量測與重複平均方式影響。常用關係式可概括為：

其中 $V_{\text{voxel}}$ 是體素體積，$N_{\text{EX}}$ 是激發次數，$N_{\text{PE}}$ 是相位編碼步數，BW 是接收頻寬。此式假設其他掃描參數不變；頻寬的精確定義及序列設定會影響比例關係，但本題考查的方向相同。

解題方法

逐一看各參數增加時，訊號或雜訊如何變化：

• 體素體積增加，體素內可產生訊號的自旋數增加，SNR 上升。
• 激發次數增加，重複量測可使隨機雜訊平均降低，SNR 約隨 $\sqrt{N_{\text{EX}}}$ 上升。
• 相位編碼步數增加，在其他參數固定時，通常使掃描時間增加；但不會因此提升 SNR，常用關係式中 SNR 反而約與 $\sqrt{N_{\text{PE}}}$ 成反比。
• 接收頻寬增加，進入接收器的雜訊增加，SNR 通常下降。

因此，聲稱增加 RF 脈波頻寬會提升 SNR 的敘述錯誤。

核心觀念

本題考查國際單位制（SI）中的劑量量與單位。判斷時要區分放射性活度、照射量、吸收劑量與人員劑量：

• 等效劑量與有效劑量用來評估輻射對人體組織或整體的生物效應，SI 單位為西弗（sievert，$\mathrm{Sv}$）。
• 吸收劑量的 SI 單位為戈雷（gray，$\mathrm{Gy}$）。
• 放射性活度的單位為貝克（becquerel，$\mathrm{Bq}$）；居里（$\mathrm{Ci}$）是非 SI 單位。
• 照射量的傳統單位為倫琴（$\mathrm{R}$），不是 SI 單位。

解題方法

題目問「人員劑量單位」，重點是人體所受輻射的生物效應評估，而不是物質吸收了多少能量。人員劑量常以等效劑量或有效劑量表示，其 SI 單位是西弗（$\mathrm{Sv}$），因此選擇西弗即可。

相關定義為：

其中 $H_T$ 為組織或器官的等效劑量，$D_{T,R}$ 為輻射種類 $R$ 在組織中的吸收劑量，$w_R$ 為輻射權重因數。$D_{T,R}$ 的單位是 $\mathrm{Gy}$，乘上無因次的權重因數後，等效劑量的單位為 $\mathrm{Sv}$。

核心觀念

題目描述的是器官等效劑量（equivalent dose，$H_T$）：將器官或組織 $T$ 接受的各種輻射之平均吸收劑量，分別乘上各該輻射的輻射加權因數（$w_R$），再加總。

其中 $D_{T,R}$ 是器官或組織 $T$ 因輻射種類 $R$ 所接受的平均吸收劑量；$w_R$ 是該輻射種類的加權因數。等效劑量的單位為西弗（Sv）。

解題方法

抓住題幹的兩個關鍵詞：「器官劑量」與「輻射加權因數」。器官吸收劑量乘上輻射加權因數，並對不同輻射種類加總，所得即為器官等效劑量 $H_T$。

若器官只接受一種輻射，公式簡化為：