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高考申論題 105年 [輻射安全] 放射物理學

第 一 題

📖 題組:
三、㈠請說明電腦斷層影像強度 CT number 之定義。(5 分) ㈡傳統 X 光成像時,影像強度 I 即為光通量率 Δψ = Nhv / AΔt,請討論 CT number 與 I 之關係。(10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

請說明電腦斷層影像強度 CT number 之定義。(5 分)

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看到 CT number 應直覺想到 Hounsfield Unit (HU) 的數學定義。作答時必須寫出精確的數學公式,清楚標示各符號代表的物理量(線性衰減係數 μ),並列舉水與空氣的標準數值以展現物理與臨床意義之連結。

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電腦斷層影像強度 CT number(又稱 Hounsfield Unit, HU)為一相對數值,其定義是將人體局部組織的 X 光線性衰減係數,相對於水的線性衰減係數進行標準化轉換。 其數學定義公式如下: CT number (HU) = [ (μ_tissue - μ_water) / μ_water ] × 1000

小題 (二)

傳統 X 光成像時,影像強度 I 即為光通量率 Δψ = Nhv / AΔt,請討論 CT number 與 I 之關係。(10 分)

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本題測驗考生對 X 光衰減原理與電腦斷層成像物理量轉換的理解。解題時應先寫出 Beer-Lambert Law 建立光通量率(強度 I)與線性衰減係數(μ)的指數關係,再代入 CT number 關於 μ 的定義公式中。接著,需從數學上的對數負相關延伸討論至物理意義與成像特性(如 CT 排除厚度重疊影響)。

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【解題思路】利用比爾-朗伯定律(Beer-Lambert Law)將透射影像強度 $I$ 連結至射束衰減係數 $\mu$,再代入 CT number 之定義公式,推導出兩者之數學關係與物理意義。 【詳解】 已知:

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