medical radiation physics - pcm.ac.th radiation physics 2560... ·...
TRANSCRIPT
Medical Radiation Physics พ.อ. หญง ผศ. ศภขจ แสงเรองออน, PhD.
โรงพยาบาลพระมงกฎเกลา กรมแพทยทหารบก E-mail address: [email protected]
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