高考申論題 110年 [輻射安全] 輻射應用及其防護

第一題

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

請說明正子(Positron)電腦斷層攝影的基本原理。(5分)

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解題核心在於「正子衰變」與「互毀反應（Annihilation）」的物理機制。作答時務必寫出互毀反應方程式，強調產生兩道能量各為 511 keV、夾角 180 度的伽馬射線，並說明系統如何利用「符合偵測（Coincidence detection）」技術進行影像重建。

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【破題】正子電腦斷層攝影（PET）是利用發射正子（β⁺）的放射性同位素藥物，透過偵測正子與電子發生「互毀作用」所產生的伽馬（γ）射線，以電腦重建人體內生理代謝狀態的分子影像技術。【論述】

小題 (二)

目前臨床正子放射電腦斷層攝影(Positron Emission Computerized Tomography, PET) 在癌症、心臟疾病、腦神經疾病方面的診斷功能與應用為何?(15分)

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作答時應先點出 PET 的物理原理（正子互毀反應釋放一對 511 keV 伽馬射線）與最常用藥物（F-18 FDG 呈現葡萄糖代謝）。接著依序針對題目要求的癌症（高代謝）、心臟疾病（心肌存活評估）、腦神經疾病（異常代謝與受體造影）三大領域說明其診斷價值，最後補充必要的輻射防護注意事項。

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【破題】正子放射電腦斷層攝影（PET）為一種功能性分子影像技術，其物理原理為將發生正子衰變（$\beta^+$）之放射性同位素（如 $^{18}F$）標記於生化載體（如去氧葡萄糖 FDG）注入人體。正子於組織內與電子結合發生互毀反應（Annihilation），產生兩道方向相反的 511 keV 伽馬射線，經環形偵測器接收後重建影像，藉以評估細胞層級的代謝狀態。【論述】

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