medical radiation physics - pcm.ac.th radiation physics 2560... ·...

Medical Radiation Physics พ.อ. หญง ผศ. ศภขจ แสงเรองออน, PhD.

โรงพยาบาลพระมงกฎเกลา กรมแพทยทหารบก E-mail address: s_supakajee@yahoo.com

นพท. วพม. ชนปท 5

ภาควชารงสวทยา กศ. วพม. (วพมรส 401)

1

Objectives

1. Basic of Radiation.

2. Basic of the Instruments in Radiology.

3. Basic of Radiobiology.

4. Radiation Protection.

5. Site visit MR.

2

Basic of Radiation

• รงส คอ พลงงานทแผออกมาจากตนก าเนดทมาจากธรรมชาตและจากการกระท าของมนษย ในรปคลนแมเหลกไฟฟา ไดแก คลนวทย คลนไมโครเวฟ แสงสวาง และ รงสเอกซ หรออนภาคทมความเรวสง เชน แอลฟา; บตา และรงสคอสมก

• รงส สามารถถายทอดพลงงานบางสวนหรอทงหมดใหกบตวกลางท

รงสเคลอนทผานได 3

4

The Electromagnetic Spectrum

Type of Radiation

เมอแบงตามคณสมบตทท าใหเกดการแตกตวของอะตอมตวกลาง

จะแบงไดเปน 2 ประเภท คอ

1. Non-ionizing radiation (รงสไมกอไอออน)

2. Ionizing radiation (รงสกอไอออน)

5

Non-ionizing radiation

• รงส ทมพลงงานต ากวา 12 อเลกตรอนโวลต (eV) ซงไมเพยงพอทจะท าใหอะตอมตวกลางเกดการแตกตวเปนไอออน

• รงสประเภทนไดแก คลนวทย, คลนเสยง, คลนไมโครเวฟ, คลนความรอน, แสงสวางและอลตราไวโอเลต

6

Ionizing radiation

• รงสทมพลงงานมากพอ ทเมอถายทอดพลงงานใหอะตอม

ตวกลาง แลวท าใหอเลคตรอนหลดออกมาจากอะตอม

• รงสเหลานไดแก รงสเอกซ, รงสแกมมา รงสคอสมก และอนภาคทมพลงงานสง เชน อนภาคแอลฟา อนภาคบตา นวตรอน เปนตน

7

ชนดของรงสกอไอออน (Types of Ionizing Radiation)

• รงสแอลฟา (Alpha particles)

• รงสบตา (Beta particles)

• รงสแกมมา (Gamma rays)

• รงสนวตรอน (Neutrons)

• รงสเอกซ (X-rays)

8

แสดงอ านาจทะลทะลวงของ α-rays, β-rays & -rays

9

รงสเอกซ (X-rays)*

10

ผคนพบ: ศาสตราจารย

Wilhelm Conrad Roentgen

นกวทยาศาสตรชาวเยอรมน

เมอวนท 8 พ.ย. 2438

After his discovery, Roentgen took an X-ray photograph of his wife's hand, which clearly revealed her wedding ring and her bones. The photograph electrified the general public and aroused great scientific interest in the new form of radiation. Roentgen named the new form of radiation X-radiation (X for "unknown"), hence the term X-ray. It's also called Roentgen rays, though this term is used only in Germany. 11

คณสมบตของรงสเอกซ

• เปนคลนแมเหลกไฟฟาชนดหนง

• สามารถทะลทะลวง (penetrate)ผานวตถได

• สามารถท าใหโมเลกลของกาซเกดการแตกตวได

• เคลอนทเปนเสนตรงดวยความเรว 3x108 m/s และบานออกจากจดโฟกส

• มผลตอฟลมเอกซเรย ท าใหฟลมด า

• เมอกระทบกบสารเรองแสง (Fluorescence) จะเปลยนเปนแสงทมองเหนไดดวยตาเปลา (Visible light)

12

• เมอกระทบกบสงอน ท าใหเกดแสงกระจดกระจาย (Secondary or scatered radiation)

• ท าใหเกดการเปลยนแปลงทางเคมขนในวตถทรงสเอกซผานไป • มผลทางชววทยา (Biological effect) ตอสงมชวต เชน ตอเซลรางกาย

(Somatic cells) โดยตรง หรอบรเวณใกลเซล โดยมผลท าใหมการเปลยนแปลงทางเคมเกดขน เซลอาจตายหรอเสยหาย ถาถกกบเซลสบพนธ มผลท าใหเกดการเปลยนแปลงในยนสได

คณสมบตของรงสเอกซ (ตอ)

13

14

• คาความเขมทระยะหางใด ๆ จากจดก าเนด จะเปนไปตามกฏก าลงสองผกผน (Inverse square law)

• ไมหกเหในสนามแมเหลกและสนามไฟฟา

• สามารถเดนทางผานสญญากาศได

คณสมบตของรงสเอกซ (ตอ)

15

แหลงก าเนดรงสในสงแวดลอม*

• ในสงแวดลอมจะมรงสอยทวไป ซงมแหลงก าเนดจาก 2 แหลงใหญๆ

- แหลงก าเนดรงสจากตามธรรมชาต (Natural Sources of Radiation)

- แหลงก าเนดรงสทมนษยสรางขน(Man-made Sources of Radiation)

สวนใหญรงสมาจากแหลงก าเนดรงสจากธรรมชาตประมาณ 82% 16

Basic of the Instrument in Radiology • เครองเอกซเรยทวไป (General X-ray)

ระบบอนาลอก

ระบบดจตอล(Computed Radiography:CR & Digital Radiography:DR)

• เครองตรวจอวยวะดวยคลนสนามแมเหลกไฟฟาและคลนวทย (Magnetic Resonance Imaging: MRI)

• เครองเอกซเรยคอมพวเตอร (Computed Tomography: CT)

• ระบบจดเกบและรบสงขอมลภาพทางการแพทยแบบดจตอล (Picture Archiving and Communication System: PACS)

17

เครองเอกซเรยทวไป (General X-ray)

• หลอดเอกซเรย

• สวนรบภาพ

18

สวนประกอบของหลอดเอกซเรย

19

หลอดแกว (Glass envelope) • ประกอบดวย power supply

• แกวทหอหมหลอดเอกซเรย ภายในหลอดแกวเปนสญญากาศ (อากาศหรอกาซทงหมดถกขจดออก)

• ปองกนการชนกนของอเลกตรอนและโมเลกลของอากาศ กอนทจะวงไปถง anode เปนการเพมประสทธภาพของหลอด

20

ขวแคโทด (Cathode) • ขวลบในหลอดเอกซเรย

• ประกอบดวยไสหลอดทมลกษณะเหมอนขดลวดทตดตงอยภายในโฟกสซงคพ (Focusing cup)

21

ไสหลอด (Filament)

• เปนขดลวดทงสเตนซงเปนสวนประกอบหนงของขวแคโทด

• เมอมกระแสไฟฟาวงผานขดลวดนจะ

ท าใหขดลวดรอนขนจนถงจดท

มนสามารถปลอยอเลกตรอนออกมา

เพอใชผลตรงสเอกซ

22

โฟกสซงคพ (Focusing cup)

• สวนประกอบหนงของขวแคโทดในหลอดเอกซเรย

• ลกษณะเหมอนถวยลอมรอบไสหลอด

• ซงเมอท าใหโฟกสซงคพมศกยไฟฟาเปนลบ

• โฟกสซงคพจะท าหนาทผลกอเลกตรอน

ทเกดจากไสหลอดบงคบใหวงไปดานหนา

เปนล าอเลกตรอนแคบๆ

23

ขวแอโนด (Anode)

• เปนขวบวกท าหนาทใหอเลกตรอนทวงดวยความเรวสงจากไสหลอด(ขวลบ)ในหลอดเอกซเรยวงชาลงหรอหยด

• มลกษณะเปนแผนจานกลมท าจากโลหะทงสเตนอลลอย ระหวางการผลตรงสเอกซขวแอโนดจะหมนอยตลอด เพอกระจายความรอนและลดโอกาสเกดความเสยหายเนองจากความรอนทสงเกนไป

24

แกนหมน (Rotor)

• แกนโลหะทยดขวแอโนดของหลอดเอกซเรยท าใหขวแอโนดสามารถหมนรอบ ตวได ขณะมการผลตรงสเอกซ

25

เปา (Target) หรอโฟคลสปอต (Focal spot)

• พนทเลกๆ บนขวแอโนดของหลอดเอกซเรย ทอเลกตรอนความเรวสงทวงมาจากไสหลอดพงเขาชนเปนผลใหอเลกตรอนวงชาลงหรอหยด แลวเกดเปนรงสเอกซ (<1%) และความรอน(>99%)

26

27

การผลตรงสเอกซ

• รงสเอกซเกดขนไดโดยการเปลยนแปลงพลงงานจลนของอเลกตรอน

• ขวแคโทดจะถกท าใหรอนดวยกระแสไฟฟา

• อเลกตรอนซงหลดจากขวแคโทดจะถกเรงดวยความตางศกยซงมคาสง

• วงไปชนเปาโลหะ ในบรเวณทเรยกวา focal spot

• อเลกตรอนเมอชนเปาโลหะจะถกหนวงทเปาแอโนด ท าใหอเลกตรอนสญเสยพลงงานจลนกลายเปนรงสเอกซขน

เครองเอกซเรยทวไป (General X-ray)

• หลอดเอกซเรย

• สวนรบภาพ

28

ภาพแสดง หลกการบนทกภาพเอกซเรยอวยวะของผปวยดวยการเอกซเรยทวไป 29

สวนรบภาพ

• ระบบอนาลอก: ฟลมทบรรจในคาสเซท

• ระบบดจตอล:

- Computed Radiography (CR) : Image Plate

- Digital Radiography (DR) : Detector

30

แสดงภาพคาสเซท และ ฟลมเอกซเรย 31

ภาพเครองลางฟลมและน ายาลางฟลม

ภาพหองเกบฟลม

การเกดภาพเอกซเรย • ความสามารถของการดดซบพลงงานของอวยวะแตละ

อวยวะจะไมเทากน ท าใหเกดความด าบนฟลมของ แตละอวยวะตางกน

• ความแนนทบไมเทากน โดยในงานเอกซเรยวนจฉย ปฏกรยาทเกดขน ระหวางรงสเอกซกบอเลกตรอน สวนใหญจะเปน Photoelectric effect จ านวนการเกด Photoelectric effect จะแปรผนตาม (Z)3 • อวยวะตางๆ ในรางกายมนษยประกอบขนดวยอะตอมของธาต ทมเลขอะตอม ไมเทากน จงท าใหเกด Photoelectric effect ตางกน เชน เมอรงสเอกซ กบน า( H = 1) 2 อะตอม และ (O=8) 1 อะตอม จะเกด Photoelectric effect

นอยกวากระดก(Ca=20) ท าใหมปรมาณรงส ทะลผานในระดบทแตกตางกน โดยทะลผาน น าไดมากกวากระดก จงท าใหปรากฏความด าของน าบนฟลมมากกวากระดก

33

ฟลม(Film) • แกนฟลม (Base) มหนาทรองรบใหอมลชนเกาะตดอย ท าจากCellulose acetrate หรอ Polyester

• ชนรองพน (Adhesive) ชวยใหชนอมลชนเกาะตดกบแกนฟลมไดแนนไมลอกหลด แมวาจะลางในเครองลางฟลมอตโนมตทใชอณหภมสง

• ชนของอมลชน(Emulsion) เปนชนทท าใหเกดภาพ ประกอบดวยผลกของสารประเภท Silver Halides และเจลาตน (Gelatin) โดยประมาณ 90 ถง 99 %ใชผลก Silver Bromide: AgBr ทเหลอเปน Silver Iodide: AgI ผสมกน สารเกลอเงนจะอยในรปผลก มความสามารถในการดดกลนรงสแลวท าใหเกดภาพเงาแฝง (Latent Image) บนแผนฟลม

• ชนปองกนผวของ emulsion (Overcoat) เปนชนนอกสดของฟลม ท าดวยเจลาตน เพอปองกนไมใหอมลชนเสยหายจากการถกขดขด

รปท 5 แสดงภาพตดขวางของฟลมเอกซเรย ชนดทฉาบอมลชน 2 ดานของแกนฟลม

AgBr + h Ag+ + Br-

ภาพแสดงการแปลผลภาพดวยระบบการเอกซเรยอนาลอก

รงสแพทยท าการบนทก และพมพผล

35

สวนรบภาพ

• ระบบอนาลอก: ฟลมทบรรจในคาสเซท

• ระบบดจตอล: - Computed Radiography (CR) : Image Plate - Digital Radiography (DR) : Detector

36

เครองอานและแปลงสญญาณภาพเอกซเรยเปนดจตอล (Computed Radiography: CR)

ประกอบดวยสวนประกอบส าคญคอ

• แผนบนทกภาพ (Imaging Plate)

• เครองอานสญญาณจากแผนบนทกภาพ (CR Reader)

37

38

ภาพแสดงคาสเซทและแผนบนทกภาพ (Imaging Plate)

แผนบนทกภาพ (Imaging Plate)

• ประกอบดวย สาร Photostimulable storage phosphor (PSP) จ าพวก Barium Fluorohalide (BaFX; X= Br, Cl, I) และ Activate ดวย Europium (Eu2+ ) เมอแผนบนทกภาพไดรบรงสเอกซจะกระตนใหผลกสารPSP นแตกตวใหอเลกตรอน ดงสมการ

X-ray + Eu2+ Eu3++ e-

39

Scanning Mechanism

40

1. Cassette (with imaging plate inside) is inserted.

2. Imaging plate is loaded into drum.

Scanning Mechanism

41

3. Plate is scanned by laser.

Scanning Mechanism

42

5. Plate is erased with fluroscent light as it returns to cassette

4. Blue light (diffused) is emitted from plate and detected by the photomultiplier

Workflow of the Reader

Reading data

Cassette

registration

Exposure

Patient ID

images display for the confirmation

Computed Radiography 43

สวนรบภาพ

• ระบบอนาลอก: ฟลมทบรรจในคาสเซท

• ระบบดจตอล:

- Computed Radiography (CR) : Image Plate

- Digital Radiography (DR) : Detector

44

Digital Radiography (DR)

• เครองเอกซเรยถายภาพรงสทวไประบบดจตอล

• ใชหลกการพนฐานของ X-ray ทะลผานวตถทตองการตรวจสอบใหรงสมาตกกระทบ Detector

• น าคณสมบตทเปลยนแปลงไปของรงสหลงจากทไดผานวตถแลวมาประมวลผล

• จากนนสงเขาไปยงสวน Super Computer ประสทธภาพสงค านวณผลพรอมจ าลองรปทรงของวตถแสดงผลทหนาจอคอมพวเตอรตอไป

45

หลกการท างานของ DR

• สรางภาพถายในเวลา < 1 นาท ไดโดยตรงจากการฉายรงสเอกซไมตองผานขบวนการลางเหมอนฟลมเอกซเรยหรอการน า Imaging Plate ไปอานดวยแสงเลเซอรเหมอน Computed Radiography

• ภาพดจตอลมความคมชดและสามารถใช software ปรบใหมความคมชดมากขน

จากการปรบความเขมของแสง ปรบ Contrast สามารถขยายภาพ และวดความยาวและมมของภาพในสวนทมความสนใจ

• ใชปรมาณรงสเอกซในการถายนอยลงกวาเดมสามารถสงภาพถายเอกซเรยทไดทาง

อนเตอรเนตเพอการปรกษา หรอประชมทางการแพทยภาพถายเอกซเรยในรปแบบดจตอลจะมความคมชดแมเวลาผานไปไมเหมอนการถายลงบนฟลม

46

การท างานระบบ DR

47

Basic of the Instrument in Radiology

• เครองเอกซเรยทวไป (General X-ray) -ระบบอนาลอก -ระบบดจตอล(Computed Radiography: CR &Digital Radiography: DR)

• เครองตรวจอวยวะดวยคลนสนามแมเหลกไฟฟาและคลนวทย (Magnetic Resonance Imaging: MRI)

• เครองเอกซเรยคอมพวเตอร (Computed Tomography: CT) • ระบบจดเกบและรบสงขอมลภาพทางการแพทยแบบดจตอล (Picture

Archiving and Communication System: PACS)

49

50

MRI

MRI : Magnetic Resonance Imaging

MRA : Magnetic Resonance Angiography

51

MRI คออะไร

เครองมอตรวจอวยวะตางๆ ของรางกายโดยใชคลน

แมเหลกไฟฟา และคลนวทยรวมกบระบบคอมพวเตอร

ใชตรวจและแสดงภาพอวยะตาง ๆในรางกาย

เพอชวยในการวนจฉยโรค

52

หลกการท างาน • ใชหลกการก าทอนของนวเคลยสในสนามแมเหลก

• โดยการสงผานคลนวทย (Radio frequency) จากขดลวด ไปยง

ผปวยซงนอนอยในอโมงคทมสนามแมเหลกแรงสง

เมอหยดกระตนดวยคลนวทย พลงงานเหลานนจะสะทอนกลบมายงตวรบสญญาณ สญญาณทสะทอนกลบมาจะถกเปลยนแปลงตามคณสมบตของเนอเยอและหลอดเลอด

• ขอมลทไดจะน ามาสรางภาพโดยคอมพวเตอร

53

54

55

= B0

59

1 Tesla = 10,000 Guass

60

ภาพแสดง การสงคลนวทยสผปวยและสญญาณทไดรบจากผปวย 61

ขอบงชในการตรวจ

สมองและไขสนหลง อวยวะภายใตกะโหลกศรษะ (Skull base) และใบหนา เชน ตา; หชนใน; โพรงจมก เปนตน กระดก; ไขกระดก; ขอ; กลามเนอ; เอน อวยวะในชองทองและองเชงกราน

62

ขอบงชในการตรวจ (ตอ)

หวใจและหลอดเลอด

เตานมสตร

63

แนวและเสนแบงสวนของรางกาย 64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

Software: Reduction of Motion Artifact 74

75

Artifact ผปวยใสเหลกจดฟน และคอนแทคเลนสแบบบกอาย

ไมใสเหลกจดฟนและบกอาย ไมใสเหลกจดฟนแตใสบกอาย ใสเหลกจดฟนและบกอาย

Artifact ฟองน าหนนศรษะผปวยเปอนสารเพมความชด

ฟองน าหนนศรษะเปอนสารเพมความชด ฟองน าหนนศรษะไมเปอนสารเพมความชด

Basic of the Instrument in Radiology

• เครองเอกซเรยทวไป (General X-ray) ระบบอนาลอก ระบบดจตอล (Computed Radiography: CR & Digital Radiography: DR) • เครองตรวจอวยวะดวยคลนสนามแมเหลกไฟฟาและคลนวทย (Magnetic

Resonance Imaging: MRI)

• เครองเอกซเรยคอมพวเตอร (Computed Tomography: CT)

• ระบบจดเกบและรบสงขอมลภาพทางการแพทยแบบดจตอล (Picture Archiving and Communication System: PACS)

78

Basic of the Instrument in Radiology

• เครองเอกซเรยทวไป (General X-ray) ระบบอนาลอก ระบบดจตอล(Computed Radiography:CR & Digital Radiography: DR) • เครองตรวจอวยวะดวยคลนสนามแมเหลกไฟฟาและคลนวทย (Magnetic

Resonance Imaging: MRI)

• เครองเอกซเรยคอมพวเตอร (Computed Tomography: CT)

• ระบบจดเกบและรบสงขอมลภาพทางการแพทยแบบดจตอล (Picture Archiving and Communication System: PACS)

79

PACS • Picture Archiving and Communication System • ระบบทใชในการจดเกบรปภาพทางการแพทย (Medical Images) • รบสงขอมลภาพทางการแพทย รวมทงการคนหาภาพ ผานทางระบบ

เครอขายคอมพวเตอร • โดยเปนตวกลางระหวางระบบ Hospital Information System

(HIS) ซงเปนระบบคอมพวเตอรทใชในการเชอมโยงเอกสารขอมลประวตทเกยวของกบการตรวจรกษา การนดผปวย การเบกจายยา การช าระเงน และเวชระเบยนทงหมด กบเครองสรางภาพทางการแพทยตางๆ

• โดยการจดเกบและสงภาพขอมลนนจะตองอยในมาตรฐาน DICOM

80

DICOM

• Digital Imaging and Communications in Medicine

• เปนมาตรฐานทก าหนด โดย National Electrical Manufacturers Association (NEMA) เพอใชในการสอสารขอมลภาพทางการแพทยท เปนระบบดจตอล

• ทไดจากเครองมอสรางภาพทางการแพทยตางๆ เชน เครอง MRI, เครอง CT, เครอง DR เปนตน

81

Key components of PACS ?

OPD & WARD & ER

Diagnostic Workstation (Dual 3MP monitors) CT

DICOM Interface Backup

Server

Main

Server

X-ray Department

Backup Workstation Web Viewer Workstation

Film reading room

DVD

MRI

DICOM Interface

US

DICOM Interface

CR

DICOM Interface

Server Room

Imaging Sources

1 Imaging Storage

2 Imaging Display

3

82

สรปหนวยการวดผลของรงส (Dosimetric Quantities) ปรมาณ หนวยเดม SI Unit การแปลงหนวย

การวดการแตกตวของอากาศ (Exposure: X)

เรนทเกน (Roentgen: R)

Coulomb per kilogram: C.kg-1

1 R = 2.58 x 10-4 C

kg-1

ปรมาณรงสดดกลน (Absorbed dose: D)

แรด (rad)

เกรย (Gy)

1 Gy = 100 rad

ปรมาณรงสสมมล (Equivalent Dose, H)

เรม (rem)

ซเวรต (S )

1 S = 100 rem

ปรมาณรงสยงผล (Effective Dose, E)

เรม (rem)

ซเวรต (S )

1 S = 100 rem

กมมนตภาพรงส (Radioactivity)

คร (Ci)

เบคเคอเรล (Bq)

1 Ci = 3.7x1010 Bq 83

ปรมาณรงสดดกลน (Absorbed dose: D)*

• เมอรงสชนดกอไอออน (Ionising radiation) เชน รงสแอลฟา รงสบตา รงสแกมมา รงสเอกซ หรอ อนภาคนวตรอน สมผสกบสสารหรอวตถใด มนจะชนเขาไปทอะตอมทประกอบขนเปนวตถนน และสงทเกดขนกคอ รงสจะถายโอนพลงงานของมนบางสวนหรอทงหมดใหอะตอมเหลานน เมอมองในดานอะตอมของวตถ พลงงานปรมาณทรบถายโอนมานกคอ ปรมาณรงสดดกลน

• หนวยวด : เกรย (Gray)

84

• ปรมาณรงสสมมล

โดย HT คอ ปรมาณรงสสมมลของเนอเยอหรออวยวะใด ๆ DT,R คอ ปรมาณรงสดดกลนของรงสแตละชนดในเนอเยอใดๆ W คอ ตวประกอบถวงน าหนกตามชนดรงส (Radiation weighting

factor)

ปรมาณรงสสมมล (Equivalent Dose, H)*

85

ตวประกอบถวงน าหนกตามชนดรงส* (Radiation weighting factor)

โฟตอน (รงสแกมมา รงสเอกซ) 1

อเลกตรอน (รงสบตา) 1

นวตรอน 5 to 20

โปรตอน 5

แอลฟาทกพลงงาน 20

86

ปรมาณรงสสมมล (Equivalent Dose, H)*

• ปรมาณรงสดดกลนเทากน พบวารงสแอลฟา ท าอนตรายตอรางกายเราไดมากกวารงสแกมมาถง 20 เทา

• ดงนน รงสดดกลนทรางกายไดรบ 0.04 เกรย หากมาจากการดดกลนรงสแอลฟา กตองคณ 0.04 ดวย 20 ซงเทากบ 0.8 เรยกวา “ปรมาณรงสสมมล”

• หนวยคอ “ซเวรต” (sievert) ซงตงขนตามชอของ รอลฟ ซเวรต (Rolf Sievert) นกฟสกสชาวสวเดนผบกเบกดานการปองกนรงสชนดกอไอออน

87

Et = Ht x wt หรอ Et = DT,R x WR x wt

• โดย Et คอ ปรมาณรงสยงผล ตออวยวะหรอเนอเยอชนด T Ht คอ ปรมาณรงสสมมล ตออวยวะหรอเนอเยอชนด T wt คอ Tissue weighting factor ส าหรบอวยวะหรอ เนอเยอชนด T

ปรมาณรงสยงผล (Effective Dose, E)*

88

ปรมาณรงสยงผล (Effective Dose, E)

• เนองจากเนอเยอหรออวยวะบางชนดมความไวในการเกดอนตรายจากการไดรบรงสไมเทากน

• ดงนน ICRP จงก าหนดคา Tissue weighting factor (wt ) ขนเพอใชค านวณปรมาณรงสยงผล

89

A summary of tissue weighting factors, WT in ICRP 26, 60 and 103

Organ ICRP 26 ICRP 60 ICRP 103

Gonads 0.25 0.20 0.08

Bone marrow 0.12 0.12 0.12

Lung 0.12 0.12 0.12

Breast 0.15 0.05 0.12

Thyroid 0.03 0.05 0.04

Bone Surfaces 0.03 0.01 0.01

Remainder 0.30 0.05 0.12

Colon 0.12 0.12

Stomach 0.12 0.12

Bladder 0.05 0.04

Liver 0.05 0.04

Esophagus 0.05 0.04

Skin 0.01 0.01

Salivary glands 0.01

Brain 0.01

91

92

ผลทางชววทยารงส

• งานรงสวนจฉยใช Ionizing radiation ทเปนรงสเอกซ ในการตรวจเอกซเรยทวไป, ตรวจดวยเครองสองตรวจทางรงส, ตรวจดวยเครองรงสรวมรกษา และตรวจดวยเครองมอพเศษไดแก เครอง CT, เครองเอกซเรยเตานม เปนตน

• ขณะท Non-ionizing radiation ถกน ามาใชในการตรวจดวยเครอง MRI และเครองอลตราซาวด เปนตน

93

• ผลของ Ionizing radiation เมอผาน living cells จะท าใหเกด ionizing หรอ excitation โดยจะท าใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอมซงมประจลบ โดยอะตอมทเหลอจะมประจบวก เราเรยกอะตอมทเหลอทมประจบวกและอเลคตรอนทหลดออกมาซงมประจลบวาอออนค (Ionpair) และเรยกขบวนการทท าใหเกดขนวา Ionization

• โดย Excitation เปนอกขบวนการหนงทอะตอม molecule ถกท าใหมพลงงานสงขนเนองจาก radiate แตไมมากพอทจะท าใหอเลกตรอนรอนหลดออกจากอะตอมได

ผลทางชววทยารงส

94

• โดยพลงงานนจะถก transfer ใหแกสารท interact ในรปความรอน โดยทง ionization และ excitation เชอวาเปนขนแรกของการน าไปสการท าลายตอ biological system

ผลทางชววทยารงส*

95

Biological effect

• Somatic effects are cell damages that pass on to succeeding cell generations.

• Genetic effects are damages to genes and chromosomes that affect future generations.

96

ผลทางชววทยาของรงส**

1. Somatic effects เกดจากการท าลายเซลลธรรมดาของรางกายและจะเกดผลตอผทไดรบเทานน

2. Genetic effects จะเกดเมอรงสท าอนตรายตอเซลลสบพนธ การท าลายอยในรปของการเปลยนแปลงพนธกรรม โอกาสท จะเกดการเปลยนแปลงพนธกรรมจะปรากฏเมอ บดา มารดา มยนสลกษณะดอยทงค ซงจะปรากฏในคนรนตอไป

97

Dose limit

Dose limit: ปรมาณรงสทบคคลตาง ๆ สามารถรบได โดยไมแสดงอาการผดปกตใด ๆ หรอตรวจไมพบสงผดปกต หรอการเปลยนแปลงใดๆ

คาของ Dose limit ทใชกนอยปจจบนนเปนคาทก าหนด

โดย International Commission on Radiological Protection (ICRP)

98

99

Recommended Dose Limits, ICRP 60 (1990)*

• ปรมาณรงสยงผล (Effective dose) ไมเกน 1 mS/ป

• โดยไมรวมปรมาณรงสจากธรรมชาตและปรมาณรงสจากการรกษาพยาบาลทางการแพทย ทงนในทางปฏบตตองจ ากดใหไดรบรงสนอยทสด

100

Dose limit ส าหรบบคคลทวไป

แสดงปรมาณรงสทมนษยไดรบจากธรรมชาต ประเภทของการไดรบรงส ปรมาณรงสยงผล

รงสระดบพนดนในธรรมชาต 3.1 มลลซเวรด/ป

รงสโดยทวไปในสหรฐอเมรกา 6.2 มลลซเวรด/ป

นกบน (เครองบนภายในประเทศ) 2.2 มลลซเวรด/ป

เดนทางดวยเครองบนระหวางประเทศ (7 ชม.) 0.02 มลลซเวรด/เทยวบน

รงสจากสงแวดลอมทคนเราไดรบในแตละวน

102

ACR/AAPM REFERENCE VALUES FOR ADULTS

แสดงปรมาณรงสทมนษยไดรบจากการเอกซเรย

ACR: American College of Radiology. AAPM: The American Association of Physicists in Medicine.

ปายเตอนทางรงส (Warning Sign)

104

ขอควรระวงส าหรบสตรทไดรบการเอกซเรย

ซกประวตโอกาสการตงครรภ • National Commission on Radiation Protection and Measurement

(NCRP) ไดแนะน าใหใช “กฎ10 วน (10-day rule)”

• กฎนแนะน าวา การวนจฉยซงจะตองท าการฉายรงสบรเวณกระดกเชงกรานของสตรวยมบตร (11-50 ป) ในกรณทไมฉกเฉน ควรกระท าระหวาง 10 วนแรกของการมรอบเดอน (วนแรกท ประจ าเดอนมาถอเปนวนแรกของการมรอบเดอน) และหากพบในภายหลงวาตวออนไดรบรงสมากกวา 0.1 เกรย ในชวงนกแนะน าใหท าแทง

105

Dose limit ส าหรบเจาหนาท

• ปรมาณรงสยงผลเฉลย (Average effective dose)ไมเกน 20 mS/ป ในระยะเวลา 5 ปตดตอกน โดยในปใดปหนงตองไดรบปรมาณรงสยงผลไมเกน 50 mS/ป

• ปรมาณรงสสมมล (Equivalent dose) ทเลนสตา ไมเกน 150 mS/ป • ปรมาณรงสสมมลทมอและเทา หรอทผวหนง ไมเกน 500 mS/ป

• หญงมครรภทปฏบตงานเกยวกบรงส ไดรบรงสตลอดระยะเวลาทตงครรภไม

เกน 2 mS และตองไดรบรงสเฉลยไมเกน 0.2 mS ตอเดอน 106

อปกรณวดรงสประจ าบคคล OSL

• Optically Stimulated Luminescence :OSL

• ผลกของสารประกอบ Al2O3:C ซงมคณสมบตทเมอไดรบพลงงานจากรงสแลวจะสะสมพลงงานเอาไวโดยการเปลยนระดบพลงงานของอเลคตรอน

• เมอมการกระตนดวยแสงสเขยวความเขมทเหมาะสม ผลกจะคลายพลงงานทไดรบมาสวนหนงในรปของแสงสน าเงนทมปรมาณของแสงทปลอยออกมาแปรตามปรมาณรงสทไดรบ

107

The ICRP system of radiation protection is based on three fundamental principles

Justification : Any decision that alters the radiation exposure situation should do more good than harm.

108

The ICRP system of radiation protection is based on three fundamental principles

Optimization : The likelihood of incurring exposures, the number of people exposed and the magnitude of their individual exposure should all be kept as low as reasonably achievable (ALARA).

109

The ICRP system of radiation protection is based on three fundamental principles

Dose limitation : This principle requires that the dose to individuals from planned exposure situations, other than medical exposure of patients, should not exceed the appropriate limits recommended by the Commission.

110

Why we pay more attention to CT?

Source: David Sutton

Safety concerns in CT • The US FDA issued FDA public health notification on reducing radiation

risk from CT for pediatric and small adult patients (Nov 2001)

• The ACR – children have more rapidly dividing cells than adults and have longer life expectancy, the odds that children will develop cancers from x-radiation maybe significantly higher than adults

• The US National Research Council’s Committee on the Biological Effects of Ionizing Radiation – children less than 10 years of age are several times more sensitive to radiation than middle aged adults

• Unnecessary radiation maybe delivered when CT scanner parameters are not appropriately adjusted for patient size.

ปจจยทมผลตออนตรายจากรงส*

1. ปรมาณรงส: ทไดรบยงมาก อนตรายยงเกดขนมาก

2. อตราการรบรงส: ปรมาณรงสจ านวนเทากน ถาไดรบในระยะเวลาทเดยว จะเปนอนตรายมากกวาคอย ๆ รบรงสเปนเวลานาน

3. ชนดของอวยวะทรบรงส: อวยวะตาง ๆมความไวตอรงสไมเทากน อวยวะทไวตอรงสมากคอ อวยวะสบพนธ ,ไขกระดก, ปอด, ล าไส และกระเพาะอาหาร

4. ชนดและพลงงานของรงส

113

หลกในการควบคมอนตรายทเกดจากตนก าเนดรงส ทอยภายนอกรางกาย*

1. เวลา (Time)

ปรมาณรงสในบรเวณปฏบตงานจะหาไดจาก

ปรมาณรงส(Dose) = อตรารงส(Dose rate) x เวลา

ดงนน ถาสามารถลดเวลาปฏบตงานใหสนลง ปรมาณรงสทไดรบกจะนอยลง

114

2. ระยะทาง (Distance) พจารณากรณตนก าเนดรงสเปนจด (Point source) อตรารงสทระยะใด ๆ

จากตนก าเนดรงส จะลดลงอยางผกผนกบระยะทางก าลงสอง

D1 / D2 = ( X2 / X1 )2

โดย D1 , D2คอ Dose rate ทระยะ X1 , X2 ตามล าดบ

หลกในการควบคมอนตรายทเกดจากตนก าเนดรงส ทอยภายนอกรางกาย*

DD1(X1)2 =D2(X2)2

115

ตวอยางการค านวณ

• อตราปรมาณรงสทระยะทางหางจากจดก าเนดแสง 1 เมตร คอ 400 mS/ hr อยากทราบวาอตราปรมาณรงสทระยะ 2 เมตรหางจากตนก าเนดรงสเปนเทาไร

D1 / D2 = ( X2 / X1 )2

116

3. วสดก าบงรงส (Shielding) เปนวธทนยมใช ความหนาของเครองกนรงสขนอยกบ ชนดและพลงงานของรงส

รงสแอลฟา จะถกดดกลนไดงาย สามารถกนดวยกระดาษ

รงสบตา สามารถกนดวยไมหนา 1 นวหรอพลาสตกหนา~1/4 นว

รงสแกมมา และเอกซเรย มกใชวตถทมคา atomic number สง ๆ เชนตะกว ความหนาของเครองก าบงรงสขนอยกบพลงงานของรงสทจะกน

หลกในการควบคมอนตรายทเกดจากตนก าเนดรงส ทอยภายนอกรางกาย*

117

แสดงปรมาณรงสทไดรบจาก การตรวจดวย MDCT เทยบกบไดรบจากธรรมชาต

สวนของการตรวจ ปรมาณรงสยงผล

(มลลซเวรด) เทยบกบปรมาณรงส ทไดรบจากธรรมชาต

ศรษะ (สมองและหลอดเลอดสมอง) 10 3 ป

Paranasal sinus 0.6 2 เดอน

ทรวงอก 6 2 ป

Calcium score ของ coronary artery 3 1 ป

ชองทอง และเชงกราน 14 4 ป

กระดกสนหลงสวน lumbar spine 8 2.5 ป 118

ปรมาณรงสโดยเฉลยทไดรบจากการตรวจทางรงสวทยา

การตรวจเอกซเรยทวไป ปรมาณรงสยงผล (มลลซเวรด)

การตรวจ CT ปรมาณรงสยงผล (มลลซเวรด)

กะโหลกศรษะ 0.1 สมอง 2.0

ฟนทงหมด 0.1 ศรษะ และล าคอ 16.4

ล าคอ 0.2 ล าคอ 6.0

ปอด 0.1 ปอด 7.0

เตานม 0.4 Pulmonary artery 15.0

ชองทอง 0.7 Coronary artery 16.0

เชงกราน 0.6 Calcium score 3.0

ขอสะโพก 1 ขาง 0.7 ชอทองสวนบน 8.0

Thoracic spine 1.0 เชงกราน 6.0

lumbar spine 1.5 ชองทองทงหมด 14.0

กระดกสวนแขน หรอ ขา 0.01 ทรวงอก และชองทองทงหมด 18.0

มวลกระดก 0.001 Virtual colonoscopy 10.0 119

Thank You for Your Attention 120