รังสีก่อไอออน ionizing radiation · 2016-02-19 · บทน า...
TRANSCRIPT
"This document has been drafted after permission had been obtained from the BIPM which retains full internationally protected copyright. The BIPM does not accept any liability for the relevance, accuracy, completeness or quality of the information and materials offered in any translation. The only official version is the original version of the document published by the BIPM."
การอบรมเชงปฏบตการ ปรมาณเชงสรรวทยาและหนวยในระบบ SI
รงสกอไอออน Ionizing Radiation
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
1
บทน า
• ทบทวนเกยวกบรงสชนดกอไอออน
• ผลระดบแมโครตอเนอเยอมนษย • มาตรวทยารงสระดบแมโคร : ปรมาณทเกยวของกบรงสรกษา (หนวย SI) • วทยาการระบาด : ปรมาณทเกยวของกบการปองกนอนตรายจากรงส (หนวย SI
และอน ๆ)
• ผลระดบไมโครและนาโนตอเซลล • ชววทยารงส มาตรวทยารงสระดบไมโครและนาโน
• ความเปนไปไดส าหรบปรมาณเชงสรระอน ๆ
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
2
ปรมาณพนหลงของรงสชนดกอไอออน
รงสในธรรมชาต การรบรงส (expersure) /
ชวโมง
รงสคอสมก อากาศในปอด
อาหาร เครองดม ดน สงปลกสราง
• •
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
3
การไดรบรงสของเนอเยอมนษย
รางกายมนษยประกอบดวยเซลล ~ 1014 เซลล
ตลอดชวชวตจะไดรบรงสแกมมาจากธรรมชาต ~ 1014 ครง
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
4
การใชประโยชนทางการแพทย - การวนจฉยดวยเอกซเรย
เอกซเรยไดรบการยกยองใหเปนการคนพบทยอดเยยมทสด
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
5
เครองตรวจวนจฉยโรคเอกซเรยคอมพวเตอร (CT)
การใชประโยชนทางการแพทย
การใหเภสชรงสและถายภาพดวยกลองแกมมาและ CT
รงสรกษาดวยเครองฉายรงสเรงอนภาค - การวางแผนการรกษา
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
6
เวชศาสตร นวเคลยร
การกอไอออนในเนอเยอ - การน าสงแบบมงเปา
โฟตอน
อเลกตรอน
โปรตอน
การถายโอนพลงงาน
กอไอออนโดยออม
กอไอออนโดยตรง
กอไอออนโดยตรง สสาร
การรกษา ภายใน
การรกษาดวยล ารงสจากภายนอก
การถายภาพดวยรงส
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
7
ผลของรงส
• รงสกอไอออน – มพลงงานเพยงพอทจะทจะปลดหรอเพมอเลกตรอนจากอะตอม • กอใหเกดไอออนทมประจ • การเกดไอออนกอความเสยหายตอพนธะเคม
• จงสงผลกระทบตอโมเลกลส าคญในโครงสรางของเซลล เชน ดเอนเอ กอใหเกด
ความเสยหายตอเซลล การกลายในระดบเซลล หรอการตายของเซลล
• การตายของเซลลมะเรงเปนเปาหมายหลกของการรกษาดวยรงส
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
8
ความเสยหายจากรงส
เราตองหลกเลยงผลกระทบรายแรง เชนทเคยเกดขนเมอเอกซเรยถกน ามาใชในยคแรก โดยไมมการปองกนทเพยงพอ
และแมในยคปจจบน...
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
9
ผบกเบกดานรงส – 2447 ถง 2478
อนสาวรยสรางเปนเกยรตแกผบกเบกทเสยชวตจากการไดรบรงส (2478)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
10
ผลเชงสรรวทยาของรงสชนดกอไอออน
• ผลกระทบอาจเปนไปในเชงสณฐานและ/หรอเชงฟงกชน • ปจจยทเกยวของ
• อวยวะทไดรบรงส • ปรมาณรงสทไดรบ
• ผลแบบดเทอรมนสตก (deterministic effects) • ผลเฉยบพลน (สวนใหญคนกลบเปนปกตได) : < 6 เดอน เชน การอกเสบของเนอเยอ การตกเลอด • ผลทเกดในภายหลง (มกไมสามารถคนกลบได) : > 6 เดอน เชน atrophy, sclerosis, fibrosis, cataract
• การฟนตว • Regeneration : ทดแทนดวยเนอเยอเดม • Repair : ทดแทนดวยเนอเยอเกยวพน (connective tissue)
• ผลแบบสโตแคสตก (stochastic/probabilistic effects) - การเกดมะเรง
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
11
ผลกระทบขนอยกบชนดของรงส
ความลกเทยบเทากบน า (ซม.)
ปรมา
ณรงสส
มพทธ
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
12
การใชเครองเรงอนภาคเพอการรกษาทางการแพทย
โฟตอน • แสดงการหยดแบบ
exponential • กอไอออนโดยออม
อเลกตรอน • มระยะแนนอน • กอไอออนโดยตรง
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
13
รงสทใชงานทางการแพทย
เพอผลเชงบ าบดรกษา หรอ บรรเทาอาการ
• เวชศาสตรนวเคลยร – นวไคลดกมมนตรงส – รกษาภายใน เชน 131I
• ล ารงสภายนอก – โฟตอน อเลกตรอน นวตรอน โปรตอน ไอออนของธาตหนก
• การฝงแร – การฝงตนก าเนดรงสชนดปดผนก – ชวคราวหรอถาวร เชน 125I and 192Ir
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
14
การค านวณปรมาณรงสในการบ าบด
จ าเปนตองทราบปรมาณรงสเพอ
• น าสงการบ าบดทถกตองเพอรกษาผปวย
• ประเมนความเปนไปไดของผลลพธหรอประโยชนทจะเกดขน
• เปรยบเทยบกบการบ าบดรกษาครงกอนหรอทคลายคลงกน
• เขารวมการศกษาวจยทางคลนกระหวางประเทศ
• ปรบการบ าบดใหเหมาะสมทสดเพอปกปองสวนอน ๆ ของ
รางกาย
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
15
เคอรมา (KERMA)
พลงงานจลนทถกปลดปลอยตอมวลของวตถ
• พลงงานท ถายโอน ตอหนงหนวยมวลของวตถทไดรบรงส เชน
พลงงานจากโฟตอนทถายโอนสอเลกตรอนทต าแหนงใด
ต าแหนงหนง
• งายในการค านวณเมอวตถนนคออากาศ เพราะสามารถวดการ
แตกตวของอากาศได
• หนวยเปนจลสตอกโลกรม (J/kg) จดเปนหนวยทไดมาจาก
หนวยในระบบ SI และใหชอเฉพาะวา เกรย (gray หรอ Gy)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
16
จากเคอรมา (KERMA) สปรมาณรงส (DOSE)
เคอรมา (KERMA)
• มกใชกบวตถตวกลางทเปน
อากาศ
• เปนปรมาณทเกดจากผลกระทบ
เรมแรก
ปรมาณรงส (DOSE)
• ใชกบวตถตวกลางชนดใด ๆ
• คอพลงงานทสญเสยไปตอ
ระยะการเคลอนทของรงส
(stopping power ratio)
• สามารถค านวณจากเคอรมา
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
17
ปรมาณรงสดดกลน (ABSORBED DOSE)
• คอ พลงงานทวตถดดกลนไวเมอไดรบรงส
D = E/m
• หนวย SI คอ J/kg หรอ เกรย (Gy) • ตองใชหนวยของพลงงานและมวลใหถกตอง เพอใหไดปรมาณรงสใน
หนวย Gy
ผลทางการรกษาดวยปรมาณรงส 1 เกรย ขนอยกบเงอนไขในการฉายรงสและการตอบสนองเชงสรระของผปวย
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
18
1 Gy เปนปรมาณรงสดดกลนทสง
• ปรมาณรงสพนหลงตอปจากรงสในธรรมชาต (พนดน คอสมก เรดอน กมมนตรงสจากภายในรางกาย)
ประมาณ 0.002 Gy (2 mGy) - ทวรางกาย • การปองกนอนตรายจากรงสมกใชหนวย µGy/h • ปรมาณรงสทผปวยไดรบจากการวนจฉยดวยรงส
โดยทวไป < 0.001 Gy (1 mGy) • ปรมาณรงสจาก CT-scan อาจสงถง 10 mGy หรอมากกวาส าหรบ
อวยวะรบตรวจ • ปรมาณรงสในการรกษามะเรง >40 Gy ทเนอเยอมะเรง
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
19
ปรมาณรงสดดกลนในน า
ระยะจากตนก าเนดถงผวน า
ความลกจากผวน า (cm)
ปรมา
ณรงส (เป
อรเซนต
ของป
รมาณ
รงสส
งสด)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
20
ปรมาณรงสดดกลนจาก 60Co : ขอมลจากนานาชาต
ระดบความเทาเทยม (degrees of equivalence) ของปรมาณรงสทน าไดรบ
Degree of equivalence = 𝑫𝐍𝐌𝐈
−𝑫𝐁𝐈𝐏𝐌
𝑫𝐁𝐈𝐏𝐌
DNMI = ปรมาณรงสดดกลนจากแตละประเทศ DBIPM = ปรมาณรงสดดกลนตรวจวดโดย BIPM ฝรงเศส
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
21
การไดรบรงสทวรางกาย
ปรมาณรงส ดดกลน (Gy)
กลมอาการ/เนอเยอทเกยวของ
อาการแรกเรม
1 - 10 กลมอาการทาง ไขกระดก
เมดเลอดขาวต า เกลดเลอดต า ตกเลอด ตดเชอ
10 - 50 กลมอาการของ ระบบทางเดนอาหาร
ทองรวง มไข เสยสมดลเกลอแร
> 50 กลมอาการทาง ระบบประสาทสวนกลาง
ตะครว สน เคลอนไหวเสยการประสานงาน
งวงซม ตาพรามว โคมา
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
22
ผลทางการรกษา
ผลทางการรกษาของปรมาณรงส 1 Gy ขนอยกบ สภาวะแวดลอมในการฉายรงสและผลลพธเชงสรระ
ฉายรงสทวรางกายหรอเพยงบางสวน
อตราปรมาณรงสทใช ชนดของรงส
ความไวตอรงสของเนองอก ความทนตอรงสของเนอเยอปกตหรอความสามารถในการซอมแซม
ความไวตอรงสของพนธกรรม
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
23
การแบงการฉายรงสออกเปนหลายครง (fractionation)
การอยรอดของเซลล (survival, S)
ฉายรงส 1 ครง ดวยปรมาณรงส D :
S = 𝒆− 𝛂𝑫+ 𝛃𝑫𝟐
แบงฉายรงส n ครง ดวยปรมาณรงส d = 𝑫
𝒏 :
S = 𝒆−𝒏 𝛂𝒅+ 𝛃𝒅𝟐
ผลเชงชววทยา (biological effects):
BE = -ln S = αD + βD2
BE = n(αd + βd2)
= nd(α + βd)
= D(α + βd)
ตองทราบสดสวน α/β ของเนอเยอ α/β ของเนอเยอปกตมกต ากวา α/β ของเนองอก
Linear quadratic model
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
24
ชนดของรงส
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
25
ผลการรกษาเชงเปรยบเทยบ
ชนดของรงสทแตกตางกน ผลทางชววทยาสมพทธ (Relative biological effectiveness: RBE)
ประเภทของรงส
การถายโอนพลงงานเชงเสน (linear energy transfer: LET) คอ มาตราวดความหนาแนนการกอไอออน (ionization density)
ในเนอเยอทรงสเคลอนผาน ใชหนวย J m-1
รงสทม LET ต า : รงสเอกซ รงสแกมมา อนภาคบตา โปรตอน รงสทม LET สง : นวตรอน อนภาคแอลฟา ไอออนมวลหนก
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
26
การถายโอนพลงงานเชงเสน Linear energy transfer (LET)
ประสทธภาพการยบยงการท างานของดเอนเอ แสดงเปนฟงกชนของ LET
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
27
ชนดของเซลลและความไวตอรงส [radiosensitivity]
ไวสง ไวปานกลาง ไวต า
ไขกระดก มาม
ตอมไทมส ตอมน าเหลอง
อวยวะสรางเซลลสบพนธ
เมดเลอดขาวชนด ลมไฟไซต
(เปนขอยกเวนของ กฎความไวตอรงส)
ผวหนง อวยวะทพฒนาจาก
เมโซเดรม (ตบ หวใจ ปอด ฯลฯ)
กลามเนอ กระดก
ระบบประสาท
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
28
ปจจยทมผลตอความไวตอรงส (radiosensitivity, RS)
ปจจยเชงกายภาพ • การถายโอนพลงงานเชงเสน (LET) : h RS • อตราปรมาณรงส (dose rate) : h RS • อณหภม : h RS ปจจยเชงเคม • h RS : ออกซเจน ยาทเปนพษตอเซลล • i RS : ซลเฟอร (cysteine, cysteamine) ปจจยเชงชวภาพ • ระยะในวฏจกรเซลล h RS : G2, M i RS : S • การซอมแซมความเสยหาย (ความเสยหายทไมถง
ตายสามารถซอมแซมได เชน ความเสยหายจากการแบงการฉายรงสเพอรกษาเปนหลายครง หรอ dose fractionation)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
29
กระบวนการซอมแซมภายในเซลล
รายกายมนษยประกอบดวยเซลลประมาณ 1014 เซลล
ปรมาณรงสดดกลน 1 mGy กอใหเกดการแตกตวเปนไอออนประมาณ 1016 ครงในรางกาย หรอ 100 ครงตอเซลล
หากประมาณมวลดเอนเอเปน 1% ของมวลเซลล ปรมาณรงสดดกลน 1 mGy จะท าใหโมเลกลดเอนเอในทก ๆ เซลลของรางกาย
แตกตวเปนไอออน โดยเฉลย
เซลลจงตองมกลไกการซอมแซมทเขมแขง
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
30
ระดบความคลาดเคลอนตอผลเชงชวภาพ
ผลเชงชวภ
าพ
(รอย
ละ)
ผลเชงรงสรกษา (เสนทบ)
ความเสยหาย (เสนประ)
ปรมาณรงสดดกลน (Gy)
นวตรอน
โฟตอน
การรกษามะเรงกระเพาะปสสาวะ (ระยะ T4b) ดวยโฟตอน (สามเหลยม) และนวตรอนเรว (วงกลม) แสดงความสมพนธระหวางปรมาณรงสกบผลในการควบคมเนองอก (1) (สญลกษณเปด) และกบผลเสยหายตอผวหนงและและล าไส (2) (สญลกษณปด) กราฟของผลตอผวหนงและล าไสใกลเคยงกนมากจงแสดงเพยงเสนเดยว กราฟทงหมดค านวณจากสมการ p = e(a+bD)/(1 + e(a+dD)) เมอ p คอความนาจะเปนของผลเชงชวภาพ และ D คอปรมาณรงสดดกลน (ดดแปลงจาก Battermann et al.)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
31
ผลของรงสชนดกอไอออนตอเนอเยอมนษย
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
32
ระยะ (stage) สเกลเวลา
กระบวนการ (process)
กายภาพ (physical) 10-15 วนาท
การดดกลนพลงงาน การกอไอออน
เคมกายภาพ (physico-chemical)
10-6 วนาท
อนตรกรยาระหวางไอออนกบโมเลกล การเกดอนมลอสระ
เคม (chemical) วนาท
อนตรกรยาระหวางอนมลอสระกบ โมเลกล เซลล และดเอนเอ
ชวภาพ (chemical) หลกสบนาท ถงหลายสบป
การตายของเซลล การเปลยนแปลงทางพนธกรรมภายในเซลล
การกลายพนธ มะเรง
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
33
ผลเชงชวภาพ
ผลโดยตรง ผลโดยออม
ความเสยหายเบองตน
การซอมแซม
การตายของเซลล
การกลายระดบเซลล
ความเสยหายตออวยวะ
เซลลรางกาย
เซลลสบพนธ
การสญเสยชวต
มะเรง มะเรงเมดเลอดขาว
ผลเชงกรรมพนธ
ผลชดเจน (deterministic
effects) ผลไมชดเจน
(stochastic effects)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
34
พฒนาการของมะเรง
เนอเยอปกต ชนเซลลทพฒนาแลว (differentiated cells)
เซลลทก าลงแบงตวในชนเบซล
(basal layer) แผนเบซลลามนา (basal lamina)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
35
พฒนาการของมะเรง
ปกต มะเรง มะเรงระยะแพรกระจาย
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
36
ความเสยงตอมะเรงเชงระบาดวทยา
การศกษาอายขย (ฮโระชมะและนะงะซะก):
รอยละ 5 ของผเสยชวต 7,800 รายจากการทงระเบดปรมาณ เสยชวตดวยมะเรงเมดเลอดขาว จากการไดรบรงส
หลกฐานอน ๆ ในอดต
• การไดรบ 131I ทตอมไทรอยดในสแกนดเนเวย
• ชางเขยนหนาปดนาฬกาโดยใชเรเดยม
• การระเบดของโรงไฟฟาเชอรโนบล
• ลกเรอบนเครองบน • และอน ๆ
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
37
หลกฐานเชงระบาดวทยา - UNSCEAR
ลกษณะ ผรอดชวตจากการทงระเบดปรมาณ
กลมผปวยทแสดงอาการกระดกสนหลง
อกเสบ
กลมผปวยมะเรงปากมดลก
จ านวน 86,500 14,000 83,000
อายเมอไดรบรงส 0 – 90 ป > 15 ป <30 – 70 ป
ระยะตดตามผลเฉลย 28.8 ป 23.0 ป 7.6 ป
ปรมาณรงสเฉลย 0.24 Gy 1.9 Gy ไมสม าเสมอ
พสยของปรมาณรงส 0.01 – 6.0 Gy 0 – 8.06 Gy -
ประเภทของการไดรบรงส
เฉยบพลน ทวรางกาย
ไดรบเปนชวง และเพยงบางสวน
ของรางกาย
เรอรง และเพยงบางสวน
ของรางกาย
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
38
ความสมพนธเชงทฤษฎส าหรบมะเรงทเกดจากการไดรบรงส อต
รากา
รเสย
ชวตจ
ากมะ
เรง/ป/
ลานค
น
อตราการเสยชวตจากมะเรงจากเหตทวไป อตราการเสยชวตจากมะเรงทเพมขนเนองจากการไดรบรงส
ปรมาณรงส (mGy)
แบงเปนสามประเภท :
• ผลไมชดเจน (stochastic effect) โอกาสในการเกดผลแสดงความสมพนธกบปรมาณรงส (กรณทปรมาณรงสเขาใกลศนย ?)
• ผลชดเจน (deterministic effect) ก ากบดวยปรมาณรงสขดเรม - หากต ากวา จะไมแสดงผล
- หากสงกวา ยอมแสดงผล โดยความรนแรงจะเพมขนตามปรมาณรงสทไดรบ
• ผลตอพนธกรรม (genetic/hereditary effect)
มลกษณะเดยวกนกบผลประเภท stochastic
แสดงผลในชวรนถด ๆ ไป Bureau International des Poids et Mesures
(BIPM) 39
ผลในระดบทมองเหนได
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
40
ปรมาณตาง ๆ ทเกยวของกบการปองกนอนตรายจากรงส และหนวยในระบบ SI
เราจ าเปนตองค านวณปรมาณรงสเพอ :
• ประเมนและค านวณความเสยงตออนตราย
• ประเมนความเปนไปไดของประโยชนทจะเกดขน
• ชงน าหนกระหวางความเสยงกบประโยชน
• ประยกตใชรงสใหเกดประโยชนสงสด
• ปองกนอนตรายไดอยางเพยงพอ
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
41
ปรมาณตาง ๆ ทเกยวของกบการปองกนอนตรายจากรงส และหนวยในระบบ SI
การรบรงส (radiation exposure)
ปรมาณรงสดดกลน (absorbed dose)
ปรมาณรงสสมมล (equivalent dose)
ปรมาณรงสยงผล (effective dose)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
42
การค านวณปรมาณรงสสมมล
ปรมาณรงสสมมล (equivalent dose, H)
ค านงถงผลของรงสตอเนอเยอโดยใช คาปรบเทยบตามชนดรงส หรอ radiation weighting factor WR
H = D x WR
เปนผลคณระหวางปรมาณรงสดดกลน D (J/kg) กบคาคงท หนวยของปรมาณรงสสมมลไดรบชอพเศษวา ซเวรต หรอsievert (Sv) เพอใหแตกตางจากหนวยของปรมาณรงสทใชในรงสรกษา
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
43
คาปรบเทยบตามชนดรงส Radiation Weighting Factors (ICRP report 60)
ชนดของรงส WR
บตา 1 แอลฟา 20 รงสเอกซ 1 รงสแกมมา 1 นวตรอน < 10 keV 5 นวตรอน 10 – 100 keV 10 นวตรอน 100 keV – 2 MeV 20 นวตรอน 2 – 20 MeV 10 นวตรอน > 2 MeV 5
ค านวณโดยการปดเศษคาการถายโอนพลงงานเชงเสนสมพทธ (relative LET) (ICRP, 2005) ไมสามารถใชแทนคาการถายโอนพลงงานได
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
44
การค านวณปรมาณรงสยงผล
ปรมาณรงสยงผล (Effective dose, E) ใชอธบายผลทางชวภาพจากการรบรงส เมอแตละเนอเยอและอวยวะไดรบรงสจากตางแหลงกน
แนวคดของปรมาณรงสยงผลและคาปรบเทยบตามชนดเนอเยอ (tissue weighting factors) สามารถใชไดกบผลประเภท stochastic เทานน
ปรมาณรงสยงผลเปนคาการค านวณความเสยง
E = Σ(H x WT)
ปรมาณรงสยงผลมหนวยเปน Sv
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
45
ความเสยงตลอดชวงอายขยตอการเสยชวตจากมะเรง
ความเสยงรวมตลอดชวงอายขยตอการเสยชวตจากมะเรง ส าหรบประชากรทวไป = รอยละ 5 ตอ Sv
ความเสยงตลอดชวงอายขยตอการเสยชวตจากมะเรง
ชนดของมะเรง รอยละของความเสยงตอ 1 Sv
• ไขกระดก 0.6
• ผวกระดก 0.05
• เตานม 0.25
• ปอด 0.6
• ไทรอยด 0.25
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
46
คาปรบเทยบตามชนดเนอเยอ Tissue Weighting Factors
คาปรบเทยบค านวณโดย ICRP1 จากความนาจะเปนของการเกดผลเชงชวภาพ
1International Commission for
Radiological Protection
เนอเยอ WT
ตอมบงเพศ 0.2
ไขกระดกแดง 0.12
ล าไสใหญ 0.12
ปอด 0.12
กระเพาะอาหาร 0.12
กระเพาะปสสาวะ 0.05
เตานม 0.05
ตบ 0.05
หลอดอาหาร 0.05
ตอมไทรอยด 0.05
ผวหนง 0.01
ผวกระดก 0.01
สวนทเหลอของรางกายรวมกน 0.05
รวม 1
ปจจบนถอวาความเสยงตอพนธกรรมมความส าคญนอยกว าความเส ยงตอมะเร ง 4 เทาตว
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
47
สรปปรมาณในการปองกนอนตรายจากรงสของ ICRP
ปรมาณรงสดดกลน (absorbed dose) (Gy) พลงงานทเนอเยอดดกลนไว
ปรมาณรงสสมมล (equivalent dose) (Sv)
ผลคณระหวางปรมาณรงสดดกลนกบคาปรบเทยบตามชนดรงส WR
ปรมาณรงสยงผล (effective dose) [Sv]
ผลคณระหวางปรมาณรงสสมมลกบคาปรบเทยบตามชนดเนอเยอ WT
ปรมาณรงสทวรางกาย - มาตราวดความเสยง
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
48
ปรมาณในการปองกนอนตรายจากรงสเชงปฏบตของ ICRU
สมมลของปรมาณรงส (dose equivalent, H)
H = DQ
Q หรอ quality factor คอคาปรบเทยบทปราศจากมต ค านวณเปนฟงกชนของการถายโอนพลงงานเชงเสน [LET] โดย International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU]
ค าจ ากดความนท าใหสามาถบวกรวมปรมาณรงสจากรงส LET สงกบรงส LET ต า เพอการก ากบดแลดานการปองกนอนตรายจากรงส การค านวณนส าคญอยางมากตอผทตองปฏบตงานกบรงสหลาย ๆ ชนด
เปนปรมาณส าหรบการตรวจวดเชงปฏบตการของ ปรมาณรงสสมมลบคคล [personal dose equivalent] และ ปรมาณรงสสมมลโดยรอบ (ambient dose equivalent] ส าหรบผทปฏบตงานกบรงสชนดกอไอออน (ศพทตามบญญตแหงกฎหมาย)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
49
พลงงานนวเคลยร – สนามรงสเชงผสม (mixed radiation fields)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
50
พลงงานนวเคลยร – สนามรงสเชงผสม
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
51
ประวตของขดจ ากดปรมาณรงส
ค.ศ. 1915 - กอตงสมาคมการปองกนอนตรายจากรงสขนเปนครงแรก
ขดจ ากดปรมาณรงส [ICRP] ป
0.1 ของปรมาณรงสทกอใหเกดผลทางผวหนงตอป (~700 mSv]
1925
2 mSv ตอวน [หรอ 10 mSv ตอสปดาห] 1934
150 mSv ตอป 1950
50 mSv ตอป 1956
ARALA และ 50 mV ตอป 1977
20 mV ตอป [E] 1991
ALARA – as low as reasonably achievable การด าเนนการใหไดรบรงสในปรมาณนอยทสดเทาทจะเปนไปได
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
52
ปรมาณส าหรบการปองกนอนตรายจากรงสและหนวยในระบบ SI
ขดจ ากดส าหรบบญญตทางกฎหมายและการก ากบดแล
จ าเปนตองบงคบใชขดจ ากดส าหรบ การรบรงสจากอาชพ [occupational exposure]
และ การรบรงสของบคคลทวไป [public exposure]
ไมก าหนดขดจ ากดการรบรงสจากการแพทยส าหรบผปวย (สนนษฐานวาประโยชนตอผปวยมน าหนกมากกวาความเสยงทอาจเกดขน)
แตกมขอจ ากดเพอหลกเลยงการไดรบรงสในปรมาณสง
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
53
มาตรวทยารงสระดบไมโคร
มาตรวทยารงสระดบไมโคร มงทจะอธบายการสะสมของพลงงานจากรงสในวตถซงเปนแบบสม โดยค านวณจากปรมาณรงสดดกลนทแตละหนวยปรมาตรเลก ๆ ของวตถนนไดรบ [หนวยปรมาตรเลก ๆ นน อาจเปนเซลลหนงเซลลในเนอเยอทไดรบรงส
มาตรรงสระดบแมโคร มาตรรงสระดบไมโคร มาตรรงสระดบนาโน
เซลล นวเคลยส ของเซลล
โครโมโซม ดเอนเอ โมเลกล ขนาดเลก
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
54
การกระจายปรมาณรงสในปรมาตรเลก
ตองนบวดจ านวนไอออไนเซชน
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
55
เปาของผลกระทบ
ทปรมาณรงสต า ความเสยหายตอเซลลเปนผลแบบสม การรบการถายโอนพลงงานจากรงสของแตละเซลลเปนไปในสองกรณ คอ ไดรบการถายโอนพลงงาน หรอ ไมไดรบเลย
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
56
เซลลมนษย
รางกายมนษยประกอบดวยเซลลจ านวน ~ 1014 เซลล เซลลทใหญทสดคอ เซลลไข [oocyte] มขนาด ~ 35 µm เซลลทเลกทสดคอ ตวอสจ [spermatozoon] มขนาด ~ 3 µm
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
57
ในระดบเซลล
(นวเคลยสของเซลล)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
58
ความเสยหายตอโครโมโซม
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
59
การหลดหาย (deletion] ของชนโครโมโซม
(เซนโทรเมย)
(แนวของรงสชนดกอไอออน)
(เศษชนสวนของโครโมโซมทปราศจากเซน
โทรเมย)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
60
การสบเปลยนชนโครโมโซม (translocation]
(แนวของรงสชนดกอไอออน)
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
61
มาตรวทยารงสระดบไมโคร
ปรมาณเชง stochastic ของมาตรรงสระดบไมโคร ค านวณปรมาณการถายโอนพลงงานจากรงสชนดกอไอออนสวตถและเซลลสงมชวตดวยมาตราสวนการวดในระดบไมโคร พลงงานเชงเสน [J/m]
อยางไรกตาม เปาปรมาตรทไวตอรงสทสดในเชงชววทยารงสมขนาดในระดบนาโนเมตร คอ อนตรกรยากบดเอนเอ ซงกอใหเกดการแตกหกของโมเลกลดเอนเอเพยงสายเดยวหรอทงสองสาย [single and double DNA strand breaks]
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
62
ความเสยหายตอดเอนเอภายในโครโมโซม
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
63
ความเสยหายตอดเอนเอภายในโครโมโซม
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
64
ความเสยหายตอดเอนเอภายในโครโมโซม
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
65
ปฏกรยาเคม
[ไอออไนเซชนโดยตรง]
[ไอออไนเซชนโดยตรง]
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
66
ความเสยหายตอดเอนเอจากรงส
แนวหลกของอนภาค
กลมของความเสยหาย - ไมสามารถซอมแซมได
ความเสยหายเลกนอย - สามารถซอมแซมได
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
67
มาตรวทยารงสระดบนาโน
ค านวณปรมาณการถายโอนพลงงานจากรงสชนดกอไอออนสดเอนเอดวยสเกลระดบนาโน
Bernd Grosswendt และคณะ อธบายลกษณะของคณภาพรงสโดยแสดงความสมพนธโดยตรงกบความเสยหายตอดเอนเอ โดยใชการกระจายของขนาดของอนภาคมประจทถกสรางขนในปรมาตรระดบนาโน
B. Grosswendt, S. Pzona and A. Bantsar. New descriptors of radiation quality based on nanodosimetry, a first approach. Rad. Prot. Dos. 126(1007) 432-444.
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
68
มาตรวทยารงสระดบนาโน
เทคนคของการทดลองทวดพลงงานสะสมโดยรงสชนดกอไอออนในกาซแรงดนต าไรขอบเขตปรมาตรเทยบเทากบปรมาตรเนอเยอทมมตระดบนาโน
มาตรรงสระดบแมโคร มาตรรงสระดบไมโคร มาตรรงสระดบนาโน
เซลล นวเคลยส ของเซลล
โครโมโซม ดเอนเอ โมเลกล ขนาดเลก
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
69
มาตรรงสนบวดประจเดยว (single-charge counting dosimeter]
อนภาคมประจปฐมภม
δ อเลกตรอน
สญญากาศ
อเลกตรอน
แกสแรงดนต า แกสแรงดนต า E1
ไอออน
อปกรณตรวจวดอนภาคปฐมภม
อปกรณนบวด ไอออน
อปกรณขยายสญญาณอเลกตรอนโดยใชแกส
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
70
มาตรวทยารงสระดบนาโน
เครองตรวจวด ดานหนา ดานขาง
ตนก าเนดแอลฟา ตวนบวดไอออน
หองไอออไนเซชน
ซนทเลชน/PMT
ปม 1
ปม 2
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
71
สเปกตรมของกลมไอออน
สเปกตรมของกลมไอออนขนอยกบชนดของอนภาค พลงงาน และต าแหนงของแนวอนภาคปฐมภม ขนาดเฉลยของกลมไอออนจะใหญขนตาม LET ทเพมขน
ความ
ถสมพ
ทธ
ขนาดของกลมไอออน
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
72
สหสมพนธระหวางมาตรรงสระดบนาโนและชววทยารงส
มาตรวดรงสระดบนาโน
รงส
สเปกตรมของไอออไน-เซชนคลสเตอร
ความถของรอยแผลทมความ
ซบซอนแบบตาง ๆ เจลอเลกโตร
ฟอรซส
ตวอยาง พลาสมด
อบกบเอนไซมซอมแซมดเอนเอชนด base excision
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
73
การทดลองของ Robus และคณะ
Robus และคณะสรางอปกรณส าหรบการวดจ านวนไอออนทเกดขนในปรมาตรหนง ๆ ของแกสตออนภาคทตกกระทบ เขาสามารถวดขนาดของกลมไอออนและประเมนความนาจะเปนของการจบกลมดวยจ านวนไอออนตาง ๆ งานของพวกเขาแสดงใหเหนวาขนาดของกลมไอออนสามารถใชเปนตวบงชคณภาพของรงสได
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
74
ปรมาณใหม - ความทาทาย
ในการบญญตปรมาณใหม ๆ เชน ปรมาณทเกยวของกบความเสยงตอมะเรง เราจ าเปนตองมความรดานกลไกตาง ๆ ใหมากขน ตองมความรดานชววทยารงสมากขน
ความซบซอน : ปฏสมพนธระหวางองคประกอบตาง ๆ เกดขนในหลากหลายระดบ อะตอม โมเลกล เซลล เนอเยอ สงมชวตทงระบบ - ความเสยหายตอดเอนเอ : สมพนธกบการแตกหกของดเอนเอสายค การปองกนความเสยหายไมเปนสดสวนทสมพนธกบปรมาณรงส แตขนอยกบระยะเวลาหลงจากไดรบรงส การปองกนความเสยหายจากรงสทม LET ต าและทปรมาณรงสต า โดยการปองกนความเสยหายตอดเอนเอ การซอมแซมดเอนเอ การตอบสนองของระบบภมคมกน : ใหผลสงสดท 0.1 – 0.2 mGy ไมเปนสดสวนทสมพนธกบปรมาณรงส การก าจดความเสยหาย (apoptosis) : เปนสดสวนสมพนธกบปรมาณรงสทไดรบ - ผลตอเซลลรอบขาง (bystander effect]: การตอบสนองตอเซลลทไดรบรงส - โดยการปรบตวของเซลลทไมไดรบรงส (adaptive response]
L.E. Feinendegen and R.D. Neumann, “ฟสกสตองรวมมอกบชววทยาในการประเมนความเสยงจากการไดรบรงสในปรมาณต า” Rad. Prot. Dos. 117 (2005) 346-356.
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
75
โอกาสส าหรบปรมาณใหมเชงสรรวทยา
มาตรวทยารงสระดบนาโนอาจเปนเสนทางสปรมาณทางรงสปรมาณใหมในอนาคต โดยเฉพาะอยางยง อาจเปนไปไดทจะนยามฟลเอนซถวงน าหนกเชงชววทยาดวยตวประกอบถวงน าหนก [weighting factor] ทไดจากการวดปรมาณเชงมาตรวทยารงสระดบนาโน เชน ขนาดของกลมไอออน
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
76
โอกาสส าหรบปรมาณใหมเชงสรรวทยา
การบญญตปรมาณขนใหมและหนวยเอสไอ
มเปาประสงคเพออะไร – เพอใหเกดความรความเขาใจมากขนในดานชววทยารงส ปรมาณใดจะตอบเปาประสงคนได – ขนาดของไอออนคลสเตอร ? สงใดทสมพนธกบปรมาณดงกลาวและสามารถวดไดในหนวยเอสไอ – มต ในหนวยนาโนเมตร (nm) ? ความสมพนธระหวางสงดงกลาวกบปรมาณทสนใจสามารถค านวณไดและเปนความสมพนธทไมเบยงเบนอยางมนยส าคญเมอทดสอบซ า
ปรมาณทตองการนยามขนใหมสามารถใชในการเปรยบเทยบไดหรอไม
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
77
สรป
นยามของปรมาณ หนวยเอสไอทตรวจสอบยอนกลบได สงท ICRU จ าเปนตองพจารณา
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
78
กตตกรรมประกาศ
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)
79
แปลโดยสมาคมนวเคลยรแหงประเทศไทย โดยไดรบอนญาตจาก