115年:核醫診療(1)

關於有效劑量( effective dose )之敘述,下列何者正確?

A人體中受曝露之各組織或器官之等價劑量與各該組織或器官之組織加權因數乘積
B單位為戈雷
C人體中受曝露之各組織或器官之等價劑量與對應輻射加權因數乘積之和
D人體中受曝露之各組織或器官之等價劑量與各該組織或器官之組織加權因數乘積之和

詳細解析

本題觀念

輻射防護劑量學將「劑量」概念分為三個層次,由物理量逐步轉化為生物風險量:

第一層:吸收劑量(Absorbed Dose, DD

  • 定義:單位質量物質所吸收的輻射能量
  • 單位:戈雷(Gray, Gy)= J/kg
  • 僅描述物理能量沉積,不區分輻射種類對生物的不同危害

第二層:等價劑量(Equivalent Dose, HTH_T

  • 定義:考慮輻射種類的生物效應差異,將吸收劑量乘上輻射加權因數(radiation weighting factor, wRw_R
  • 公式:

HT=RwRDT,RH_T = \sum_R w_R \cdot D_{T,R}

  • wRw_R:輻射加權因數(X 射線、γ 射線、電子 = 1;質子 = 2;α 粒子 = 20;中子依能量為 2.5–20)
  • 單位:西弗(Sievert, Sv)

第三層:有效劑量(Effective Dose, EE

  • 定義:考慮各組織器官對輻射致癌、遺傳效應的不同敏感度,將各組織之等價劑量乘上組織加權因數(tissue weighting factor, wTw_T)後加總
  • 公式:

E=TwTHTE = \sum_T w_T \cdot H_T

  • wTw_T:組織加權因數(反映各器官對全身均勻曝露所致健康損害的相對貢獻,所有器官之 wTw_T 總和 = 1.0)
  • 單位:西弗(Sievert, Sv)

選項分析

選項 1 ❌ 「人體中受曝露之各組織或器官之等價劑量與各該組織或器官之組織加權因數乘積」

缺少「之和」(summation)。有效劑量是所有組織乘積的總和,而非單一組織的乘積。定義不完整,不正確。

選項 2 ❌ 「單位為戈雷(Gy)」

錯誤。戈雷(Gy)是吸收劑量的單位。有效劑量與等價劑量的單位均為西弗(Sv)

選項 3 ❌ 「人體中受曝露之各組織或器官之等價劑量與對應輻射加權因數乘積之和」

概念混淆。輻射加權因數(wRw_R)用於由吸收劑量計算等價劑量;有效劑量的計算則是用等價劑量乘以組織加權因數wTw_T),兩者不可混用。

選項 4 ✅ 「人體中受曝露之各組織或器官之等價劑量與各該組織或器官之組織加權因數乘積之和

完全符合 ICRP 103 對有效劑量的標準定義,正確。


答案解析

正確答案為選項 4

根據 ICRP Publication 103(2007年)的定義,有效劑量(effective dose)EE 的完整公式為:

E=TwTHT=TwTRwRDT,RE = \sum_T w_T \cdot H_T = \sum_T w_T \sum_R w_R \cdot D_{T,R}

其中:

  • EE:有效劑量,單位 Sv(西弗)
  • wTw_T:組織加權因數(tissue weighting factor),無單位
  • HTH_T:組織或器官 TT 的等價劑量,單位 Sv
  • wRw_R:輻射加權因數(radiation weighting factor),無單位
  • DT,RD_{T,R}:輻射 RR 在組織 TT 中的平均吸收劑量,單位 Gy

關鍵邏輯鏈:

吸收劑量(Gy)×wR等價劑量(Sv)×wT,再求和有效劑量(Sv)\text{吸收劑量(Gy)} \xrightarrow{\times w_R} \text{等價劑量(Sv)} \xrightarrow{\times w_T,再求和} \text{有效劑量(Sv)}

有效劑量的意義:代表一個假想的「均勻全身曝露」,能產生與實際非均勻曝露相同總體健康風險的劑量,是輻射防護法規制訂劑量限值的核心量。


核心知識點

ICRP 103 組織加權因數(wTw_T)總表

組織或器官wTw_T
骨髓(紅骨髓)、結腸、肺、胃、乳房、其餘組織0.12
性腺(卵巢、睪丸)0.08
膀胱、食道、肝臟、甲狀腺0.04
骨表面、腦、唾液腺、皮膚0.01
總和1.00

其餘組織(remainder tissues)共 13 種,合計 wTw_T = 0.12,包含:腎上腺、胸外區域、膽囊、心臟、腎臟、淋巴結、肌肉、口腔黏膜、胰臟、小腸、脾臟、胸腺、子宮/子宮頸。

三種劑量量比較

劑量量加權因數單位目的
吸收劑量 DDGy物理能量沉積
等價劑量 HTH_T輻射加權因數 wRw_RSv同一組織不同輻射種類的危害比較
有效劑量 EE組織加權因數 wTw_TSv不同組織曝露的整體健康風險

輻射加權因數(wRw_R)速記

輻射種類wRw_R
X 射線、γ 射線、電子、μ 子1
質子、π 介子2
中子(依能量)2.5 – 20
α 粒子、裂變碎片、重離子20

臨床/法規應用

  • 台灣《游離輻射防護法》職業曝露有效劑量限值:每年 20 mSv(五年平均),任一年不超過 50 mSv
  • 一般民眾有效劑量限值:每年 1 mSv

參考資料