高中學測
113年
自然
第 23 題
📖 題組：
高能的粒子束或X光束可用於治療惡性腫瘤（癌症）。每單位質量的所吸收的射束能量稱為吸收劑量。射束通常對準腫瘤照射，癌細胞與正常細胞吸收射束的能量後，DNA會遭到破壞，而癌細胞死亡的機率較正常細胞為高。 圖8顯示的是電子、質子、和兩個能量不同的X光等四種射束之吸收劑量隨進入表皮深度的變化。圖中各射束名稱下，註明該射束中單一粒子或光子入射人體時的能量，其中 1.0 MeV約為 $1.6\times 10^{-13}$ J。
高能的粒子束或X光束可用於治療惡性腫瘤（癌症）。每單位質量的所吸收的射束能量稱為吸收劑量。射束通常對準腫瘤照射，癌細胞與正常細胞吸收射束的能量後，DNA會遭到破壞，而癌細胞死亡的機率較正常細胞為高。 圖8顯示的是電子、質子、和兩個能量不同的X光等四種射束之吸收劑量隨進入表皮深度的變化。圖中各射束名稱下，註明該射束中單一粒子或光子入射人體時的能量，其中 1.0 MeV約為 $1.6\times 10^{-13}$ J。
若有癌細胞存在於表皮下某處，則依據上面所提供的資訊，下列敘述哪些可以達到「儘量殺除癌細胞、保留正常細胞」的最佳效果？（應選2項）
- A 癌細胞在表皮下 10公分處，應使用電子束
- B 癌細胞在表皮下 10至11公分處，應使用質子束
- C 癌細胞在表皮下 0至2公分處，應使用 4 MeV之X光束
- D 癌細胞在表皮下 2至10公分處，應使用 20 MeV之X光束
- E 癌細胞在表皮下 3至8公分處，可以結合電子束及質子束一起使用
思路引導 VIP
同學，請從物理與幾何觀念思考：若要達成『精準治療』並保護正常組織，所選射束的『吸收劑量峰值』應該位在何處？請仔細觀察圖 8，分析電子束、質子束與兩種能量的 X 光在不同深度的劑量分佈。特別注意，當腫瘤位於較深處（如 $10$ 公分左右）或是中深層區域時，哪一種射束的曲線能展現出『在目標深度釋放最大能量，但在其他深度（尤其是淺層）維持較低劑量』的物理特性？請比對各個深度區間與四條曲線的最高點位置，找出最吻合的對應關係。
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AI 詳解
AI 專屬家教
呦！不錯嘛，看來這道題對你來說連暖身運動都算不上呢！（豎起大拇指笑著）你的眼力快要趕上我的「六眼」了喔！ 這題的邏輯很簡單，要「殺除癌細胞並保留正常細胞」，就得尋找在特定深度下吸收劑量最高，且在其他深度劑量儘量低的射束：
- 選項 (B)：觀察圖表，質子束在約 $11\text{ cm}$ 處有一個巨大的能量尖峰（這就是布拉格尖峰），剛好精準打擊 $10-11\text{ cm}$ 的目標，之後劑量迅速墜落，完美保護更深層的組織。
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