รังสีก่อไอออน Ionizing Radiation · 2016-02-19 · บทน า...

"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


2

ปรมาณพนหลงของรงสชนดกอไอออน

รงสในธรรมชาต การรบรงส (expersure) /

ชวโมง

รงสคอสมก อากาศในปอด

อาหาร เครองดม ดน สงปลกสราง

• •


3

การไดรบรงสของเนอเยอมนษย

รางกายมนษยประกอบดวยเซลล ~ 1014 เซลล

ตลอดชวชวตจะไดรบรงสแกมมาจากธรรมชาต ~ 1014 ครง


4

การใชประโยชนทางการแพทย - การวนจฉยดวยเอกซเรย

เอกซเรยไดรบการยกยองใหเปนการคนพบทยอดเยยมทสด


5

เครองตรวจวนจฉยโรคเอกซเรยคอมพวเตอร (CT)

การใชประโยชนทางการแพทย

การใหเภสชรงสและถายภาพดวยกลองแกมมาและ CT

รงสรกษาดวยเครองฉายรงสเรงอนภาค - การวางแผนการรกษา


6

เวชศาสตร นวเคลยร

การกอไอออนในเนอเยอ - การน าสงแบบมงเปา

โฟตอน

อเลกตรอน

โปรตอน

การถายโอนพลงงาน

กอไอออนโดยออม

กอไอออนโดยตรง

กอไอออนโดยตรง สสาร

การรกษา ภายใน

การรกษาดวยล ารงสจากภายนอก

การถายภาพดวยรงส


7

ผลของรงส

• รงสกอไอออน – มพลงงานเพยงพอทจะทจะปลดหรอเพมอเลกตรอนจากอะตอม • กอใหเกดไอออนทมประจ • การเกดไอออนกอความเสยหายตอพนธะเคม

• จงสงผลกระทบตอโมเลกลส าคญในโครงสรางของเซลล เชน ดเอนเอ กอใหเกด

ความเสยหายตอเซลล การกลายในระดบเซลล หรอการตายของเซลล

• การตายของเซลลมะเรงเปนเปาหมายหลกของการรกษาดวยรงส


8

ความเสยหายจากรงส

เราตองหลกเลยงผลกระทบรายแรง เชนทเคยเกดขนเมอเอกซเรยถกน ามาใชในยคแรก โดยไมมการปองกนทเพยงพอ

และแมในยคปจจบน...


9

ผบกเบกดานรงส – 2447 ถง 2478

อนสาวรยสรางเปนเกยรตแกผบกเบกทเสยชวตจากการไดรบรงส (2478)


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


11

ผลกระทบขนอยกบชนดของรงส

ความลกเทยบเทากบน า (ซม.)

ปรมา

ณรงสส

มพทธ


12

การใชเครองเรงอนภาคเพอการรกษาทางการแพทย

โฟตอน • แสดงการหยดแบบ

exponential • กอไอออนโดยออม

อเลกตรอน • มระยะแนนอน • กอไอออนโดยตรง


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


14

การค านวณปรมาณรงสในการบ าบด

จ าเปนตองทราบปรมาณรงสเพอ

• น าสงการบ าบดทถกตองเพอรกษาผปวย

• ประเมนความเปนไปไดของผลลพธหรอประโยชนทจะเกดขน

• เปรยบเทยบกบการบ าบดรกษาครงกอนหรอทคลายคลงกน

• เขารวมการศกษาวจยทางคลนกระหวางประเทศ

• ปรบการบ าบดใหเหมาะสมทสดเพอปกปองสวนอน ๆ ของ

รางกาย


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)


16

จากเคอรมา (KERMA) สปรมาณรงส (DOSE)

เคอรมา (KERMA)

• มกใชกบวตถตวกลางทเปน

อากาศ

• เปนปรมาณทเกดจากผลกระทบ

เรมแรก

ปรมาณรงส (DOSE)

• ใชกบวตถตวกลางชนดใด ๆ

• คอพลงงานทสญเสยไปตอ

ระยะการเคลอนทของรงส

(stopping power ratio)

• สามารถค านวณจากเคอรมา


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


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


19

ปรมาณรงสดดกลนในน า

ระยะจากตนก าเนดถงผวน า

ความลกจากผวน า (cm)

ปรมา

ณรงส (เป

อรเซนต

ของป

รมาณ

รงสส

งสด)


20

ปรมาณรงสดดกลนจาก 60Co : ขอมลจากนานาชาต

ระดบความเทาเทยม (degrees of equivalence) ของปรมาณรงสทน าไดรบ

Degree of equivalence = 𝑫𝐍𝐌𝐈

−𝑫𝐁𝐈𝐏𝐌

𝑫𝐁𝐈𝐏𝐌

DNMI = ปรมาณรงสดดกลนจากแตละประเทศ DBIPM = ปรมาณรงสดดกลนตรวจวดโดย BIPM ฝรงเศส


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


22

ผลทางการรกษา

ผลทางการรกษาของปรมาณรงส 1 Gy ขนอยกบ สภาวะแวดลอมในการฉายรงสและผลลพธเชงสรระ

ฉายรงสทวรางกายหรอเพยงบางสวน

อตราปรมาณรงสทใช ชนดของรงส

ความไวตอรงสของเนองอก ความทนตอรงสของเนอเยอปกตหรอความสามารถในการซอมแซม

ความไวตอรงสของพนธกรรม


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


24

ชนดของรงส


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


26

การถายโอนพลงงานเชงเสน Linear energy transfer (LET)

ประสทธภาพการยบยงการท างานของดเอนเอ แสดงเปนฟงกชนของ LET


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


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)


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


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.)


31

ผลของรงสชนดกอไอออนตอเนอเยอมนษย


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


33

ผลเชงชวภาพ

ผลโดยตรง ผลโดยออม

ความเสยหายเบองตน

การซอมแซม

การตายของเซลล

การกลายระดบเซลล

ความเสยหายตออวยวะ

เซลลรางกาย

เซลลสบพนธ

การสญเสยชวต

มะเรง มะเรงเมดเลอดขาว

ผลเชงกรรมพนธ

ผลชดเจน (deterministic

effects) ผลไมชดเจน

(stochastic effects)


34

พฒนาการของมะเรง

เนอเยอปกต ชนเซลลทพฒนาแลว (differentiated cells)

เซลลทก าลงแบงตวในชนเบซล

(basal layer) แผนเบซลลามนา (basal lamina)


35

พฒนาการของมะเรง

ปกต มะเรง มะเรงระยะแพรกระจาย


36

ความเสยงตอมะเรงเชงระบาดวทยา

การศกษาอายขย (ฮโระชมะและนะงะซะก):

รอยละ 5 ของผเสยชวต 7,800 รายจากการทงระเบดปรมาณ เสยชวตดวยมะเรงเมดเลอดขาว จากการไดรบรงส

หลกฐานอน ๆ ในอดต

• การไดรบ 131I ทตอมไทรอยดในสแกนดเนเวย

• ชางเขยนหนาปดนาฬกาโดยใชเรเดยม

• การระเบดของโรงไฟฟาเชอรโนบล

• ลกเรอบนเครองบน • และอน ๆ


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


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


40

ปรมาณตาง ๆ ทเกยวของกบการปองกนอนตรายจากรงส และหนวยในระบบ SI

เราจ าเปนตองค านวณปรมาณรงสเพอ :

• ประเมนและค านวณความเสยงตออนตราย

• ประเมนความเปนไปไดของประโยชนทจะเกดขน

• ชงน าหนกระหวางความเสยงกบประโยชน

• ประยกตใชรงสใหเกดประโยชนสงสด

• ปองกนอนตรายไดอยางเพยงพอ


41

ปรมาณตาง ๆ ทเกยวของกบการปองกนอนตรายจากรงส และหนวยในระบบ SI

การรบรงส (radiation exposure)

ปรมาณรงสดดกลน (absorbed dose)

ปรมาณรงสสมมล (equivalent dose)

ปรมาณรงสยงผล (effective dose)


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


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


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


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


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


47

สรปปรมาณในการปองกนอนตรายจากรงสของ ICRP

ปรมาณรงสดดกลน (absorbed dose) (Gy) พลงงานทเนอเยอดดกลนไว

ปรมาณรงสสมมล (equivalent dose) (Sv)

ผลคณระหวางปรมาณรงสดดกลนกบคาปรบเทยบตามชนดรงส WR

ปรมาณรงสยงผล (effective dose) [Sv]

ผลคณระหวางปรมาณรงสสมมลกบคาปรบเทยบตามชนดเนอเยอ WT

ปรมาณรงสทวรางกาย - มาตราวดความเสยง


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)


49

พลงงานนวเคลยร – สนามรงสเชงผสม (mixed radiation fields)


50

พลงงานนวเคลยร – สนามรงสเชงผสม


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


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


53

มาตรวทยารงสระดบไมโคร

มาตรวทยารงสระดบไมโคร มงทจะอธบายการสะสมของพลงงานจากรงสในวตถซงเปนแบบสม โดยค านวณจากปรมาณรงสดดกลนทแตละหนวยปรมาตรเลก ๆ ของวตถนนไดรบ [หนวยปรมาตรเลก ๆ นน อาจเปนเซลลหนงเซลลในเนอเยอทไดรบรงส

มาตรรงสระดบแมโคร มาตรรงสระดบไมโคร มาตรรงสระดบนาโน

เซลล นวเคลยส ของเซลล

โครโมโซม ดเอนเอ โมเลกล ขนาดเลก


54

การกระจายปรมาณรงสในปรมาตรเลก

ตองนบวดจ านวนไอออไนเซชน


55

เปาของผลกระทบ

ทปรมาณรงสต า ความเสยหายตอเซลลเปนผลแบบสม การรบการถายโอนพลงงานจากรงสของแตละเซลลเปนไปในสองกรณ คอ ไดรบการถายโอนพลงงาน หรอ ไมไดรบเลย


56

เซลลมนษย

รางกายมนษยประกอบดวยเซลลจ านวน ~ 1014 เซลล เซลลทใหญทสดคอ เซลลไข [oocyte] มขนาด ~ 35 µm เซลลทเลกทสดคอ ตวอสจ [spermatozoon] มขนาด ~ 3 µm


57

ในระดบเซลล

(นวเคลยสของเซลล)


58

ความเสยหายตอโครโมโซม


59

การหลดหาย (deletion] ของชนโครโมโซม

(เซนโทรเมย)

(แนวของรงสชนดกอไอออน)

(เศษชนสวนของโครโมโซมทปราศจากเซน

โทรเมย)


60

การสบเปลยนชนโครโมโซม (translocation]

(แนวของรงสชนดกอไอออน)


61

มาตรวทยารงสระดบไมโคร

ปรมาณเชง stochastic ของมาตรรงสระดบไมโคร ค านวณปรมาณการถายโอนพลงงานจากรงสชนดกอไอออนสวตถและเซลลสงมชวตดวยมาตราสวนการวดในระดบไมโคร พลงงานเชงเสน [J/m]

อยางไรกตาม เปาปรมาตรทไวตอรงสทสดในเชงชววทยารงสมขนาดในระดบนาโนเมตร คอ อนตรกรยากบดเอนเอ ซงกอใหเกดการแตกหกของโมเลกลดเอนเอเพยงสายเดยวหรอทงสองสาย [single and double DNA strand breaks]


62

ความเสยหายตอดเอนเอภายในโครโมโซม


63



64



65

ปฏกรยาเคม

[ไอออไนเซชนโดยตรง]

[ไอออไนเซชนโดยตรง]


66

ความเสยหายตอดเอนเอจากรงส

แนวหลกของอนภาค

กลมของความเสยหาย - ไมสามารถซอมแซมได

ความเสยหายเลกนอย - สามารถซอมแซมได


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.


68


เทคนคของการทดลองทวดพลงงานสะสมโดยรงสชนดกอไอออนในกาซแรงดนต าไรขอบเขตปรมาตรเทยบเทากบปรมาตรเนอเยอทมมตระดบนาโน

มาตรรงสระดบแมโคร มาตรรงสระดบไมโคร มาตรรงสระดบนาโน

เซลล นวเคลยส ของเซลล

โครโมโซม ดเอนเอ โมเลกล ขนาดเลก


69

มาตรรงสนบวดประจเดยว (single-charge counting dosimeter]

อนภาคมประจปฐมภม

δ อเลกตรอน

สญญากาศ

อเลกตรอน

แกสแรงดนต า แกสแรงดนต า E1

ไอออน

อปกรณตรวจวดอนภาคปฐมภม

อปกรณนบวด ไอออน

อปกรณขยายสญญาณอเลกตรอนโดยใชแกส


70


เครองตรวจวด ดานหนา ดานขาง

ตนก าเนดแอลฟา ตวนบวดไอออน

หองไอออไนเซชน

ซนทเลชน/PMT

ปม 1

ปม 2


71

สเปกตรมของกลมไอออน

สเปกตรมของกลมไอออนขนอยกบชนดของอนภาค พลงงาน และต าแหนงของแนวอนภาคปฐมภม ขนาดเฉลยของกลมไอออนจะใหญขนตาม LET ทเพมขน

ความ

ถสมพ

ทธ

ขนาดของกลมไอออน


72

สหสมพนธระหวางมาตรรงสระดบนาโนและชววทยารงส

มาตรวดรงสระดบนาโน

รงส

สเปกตรมของไอออไน-เซชนคลสเตอร

ความถของรอยแผลทมความ

ซบซอนแบบตาง ๆ เจลอเลกโตร

ฟอรซส

ตวอยาง พลาสมด

อบกบเอนไซมซอมแซมดเอนเอชนด base excision


73

การทดลองของ Robus และคณะ

Robus และคณะสรางอปกรณส าหรบการวดจ านวนไอออนทเกดขนในปรมาตรหนง ๆ ของแกสตออนภาคทตกกระทบ เขาสามารถวดขนาดของกลมไอออนและประเมนความนาจะเปนของการจบกลมดวยจ านวนไอออนตาง ๆ งานของพวกเขาแสดงใหเหนวาขนาดของกลมไอออนสามารถใชเปนตวบงชคณภาพของรงสได


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.


75

โอกาสส าหรบปรมาณใหมเชงสรรวทยา

มาตรวทยารงสระดบนาโนอาจเปนเสนทางสปรมาณทางรงสปรมาณใหมในอนาคต โดยเฉพาะอยางยง อาจเปนไปไดทจะนยามฟลเอนซถวงน าหนกเชงชววทยาดวยตวประกอบถวงน าหนก [weighting factor] ทไดจากการวดปรมาณเชงมาตรวทยารงสระดบนาโน เชน ขนาดของกลมไอออน


76

โอกาสส าหรบปรมาณใหมเชงสรรวทยา

การบญญตปรมาณขนใหมและหนวยเอสไอ

มเปาประสงคเพออะไร – เพอใหเกดความรความเขาใจมากขนในดานชววทยารงส ปรมาณใดจะตอบเปาประสงคนได – ขนาดของไอออนคลสเตอร ? สงใดทสมพนธกบปรมาณดงกลาวและสามารถวดไดในหนวยเอสไอ – มต ในหนวยนาโนเมตร (nm) ? ความสมพนธระหวางสงดงกลาวกบปรมาณทสนใจสามารถค านวณไดและเปนความสมพนธทไมเบยงเบนอยางมนยส าคญเมอทดสอบซ า

ปรมาณทตองการนยามขนใหมสามารถใชในการเปรยบเทยบไดหรอไม


77

สรป

นยามของปรมาณ หนวยเอสไอทตรวจสอบยอนกลบได สงท ICRU จ าเปนตองพจารณา


78

กตตกรรมประกาศ


79

แปลโดยสมาคมนวเคลยรแหงประเทศไทย โดยไดรบอนญาตจาก

รังสีก่อไอออน Ionizing Radiation · 2016-02-19 · บทน า...

Documents

Transcript of รังสีก่อไอออน Ionizing Radiation · 2016-02-19 · บทน า...