การนํารังสีมาใช้ทางการแพทย์ไม่ว่าจะด้วย วัตถุประสงค์เพื่อการวินิจฉัยหรือการรักษาก็ตาม ผู้ปฏิบัติงานควรใช้รังสีให้น้อยที่สุดแต่เกิดประสิทธิผลสูงที่สุด ทั้งนี้เพื่อจํากัดปริมาณรังสีที่ร่างกายได้รับและลดความเสี่ยงที่เกิดขึ้นจากการได้รับรังสี เพราะรังสีสามารถก่อให้เกิดพยาธิสภาพทั้งในระยะสั้นและระยะยาว ข้าและเร็ว ซึ่งนอกจากจะเกิดขึ้นกับร่างกายของผู้ที่ได้รับรังสีแล้วผลบางอย่างอาจสามารถสืบทอดทางพันธุกรรม การวัดปริมาณรังสีเป็นวิธีการที่จะทําให้ทราบถึงระดับปริมาณรังสีที่ร่างกายของผู้ป่วยและผู้ปฏิบัติงานได้รับ นําไปสู่การประเมินความเสี่ยงและหาแนวทางในการใช้รังสีอย่างเหมาะสม
คำถามก็คือ ค่าปริมาณรังสีระดับต่าง ๆ ข้างต้น จะก่อให้เกิดอันตรายกับร่างกายมนุษย์หรือไม่? เพียงใด? ทำอย่างไรบุคลากรที่ทำงานด้านรังสีการแพทย์ ผู้ป่วย หรือบุคคลทั่วไป จะทราบได้ว่าปริมาณรังสีที่ใช้ หรือที่ได้รับสูงเกินขีดความปลอดภัยแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบุคลากรทางการแพทย์ที่ทำงานเกี่ยวข้องกับการวินิจฉัยหรือรักษาโรคด้วยรังสี หนังสือเล่มนี้จะให้ความรู้และความเข้าใจ และวิธีลดปริมาณรังสีให้น้อยที่สุดเพื่อประโยชน์ต่อผู้ป่วยได้มากที่สุดอีกด้วย
1. พื้นฐานทางฟิสิกส์ของรังสีเอกซ์
รังสี คือ พลังงานที่อยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรืออนุภาคในงานทางการแพทย์ ส่วนใหญ่เป็นชนิดที่ทําให้เกิดไอออนได้ ดังภาพที่ 1.1 แสดงการแบ่งชนิดรังสี โดยการเกิดไอออนหมายถึงการที่รังสีเคลื่อนที่ผ่านเข้าไปในวัตถุแล้วทําให้อะตอมของตัวกลางแตกตัวเป็นประจุไฟฟ้าเกิดผลกระทบต่อกระบวนการทางชีววิทยาภายในร่างกายมนุษย์ได้ ในบทนี้กล่าวถึงความรู้พื้นฐานทางฟิสิกส์รังสี การแบ่งประเภทของรังสี รังสีชนิดก่อไอออน ปริมาณที่ใช้อธิบายสนามรังสี
2. รังสีชีววิทยาพื้นฐาน
นับตั้งแต่ Wilhelm Conrad Rontgen ค้นพบรังสีเอกซ์เมื่อปี 1895 การใช้ประโยชน์จากรังสีในทางการแพทย์ได้พัฒนาต่อเนื่องมาเป็นลําดับ โดยในปี 1897 Walter Cannon ศึกษาการเคลื่อนไหวของกระเพาะอาหารโดยอาศัย fluorescent Screen ซึ่งถือได้ว่าเป็นการตรวจวินิจฉัยด้วยฟลูออโรสโคปีเป็นครั้งแรก ต่อมาช่วงศตวรรษที่ 19 เริ่มมีการจัดตั้งแผนกรังสีวิทยาขึ้นในโรงพยาบาลต่าง ๆ และพัฒนาการใช้ประโยชน์ทางรังสีเพื่อการรักษาโรคอย่างต่อเนื่อง ในปี 1900 Thor Stenbeck และ Tage Sjogren ได้ริเริ่มการรักษามะเร็งผิวหนังด้วยรังสีเอกซ์เป็นครั้งแรก
เมื่อมีการใช้รังสีเอกซ์กันอย่างกว้างขวางก็มีหลักฐานที่บ่งชี้ว่ารังสีเอกซ์มีอันตรายตัวอย่างเช่น มีรายงานว่านักวิทยาศาสตร์และแพทย์ที่ทํางานเกี่ยวข้องกับรังสีมีอุบัติการณ์การเกิดผิวหนังไหม้และอักเสบเพิ่มมากขึ้น ในเดือนมีนาคม ปี 1898 Rontgen และนักวิทยาศาสตร์ท่านอื่น ๆ ในนาม Roentgen Society ได้จัดตั้งสมาคมเพื่อศึกษาผลกระทบอันเกิดจากรังสี และได้พัฒนาอุปกรณ์ป้องกันอันตรายจากรังสีขึ้น สมาคมนี้ได้ทํางานต่อเนื่องจนถึงปี 1907 อย่างไรก็ตามในยุคแรกนั้นอุปกรณ์ป้องกันอันตรายจากรังสียังไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร จํานวนอุบัติการณ์ของการเกิดผลกระทบทางร่างกายจากการได้รับรังสียังคงมีต่อเนื่องและด้วยเหตุนี้เองทําให้นักวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นตระหนักถึงการป้องกันอันตรายจากรังสีทั้งแก่ผู้ปฏิบัติงานและผู้ป่วย หลังจากนั้นเป็นต้นมา มีการพัฒนาอุปกรณ์เพื่อป้องกันรังสีขึ้นอีกหลายชนิด ตัวอย่างเช่น เสื้อ ถุงมือ ฉาก และกําแพงตะกั่ว ซึ่งมีประสิทธิภาพที่ดีมากขึ้นเป็นลําดับ
3. อันตรกิริยาระหว่างโฟตอนกับตัวกลาง
ในบทนี้กล่าวถึงฟิสิกส์รังสีในแง่ของอันตรกิริยาระหว่างโฟตอนกับตัวกลาง กลไกการดูดกลืนและการกระเจิงรังสี ซึ่งเป็นความรู้พื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการวัดปริมาณรังสีและการป้องกันอันตรายจากรังสี เมื่อโฟตอนของรังสีเอกซ์ทะลุผ่านเข้าสู่เนื้อเยื่อในร่างกายมนุษย์อาจจะเกิดอันตรกิริยาต่ออะตอมของตัวกลางหรือผ่านไปโดยไม่เกิดอันตรกิริยาต่ออะตอมก็ได้ หากเกิดอันตรกิริยาต่ออะตอมพลังงานโฟตอนจะถูกถ่ายทอดไปยังอะตอมของเซลล์ของร่างกายมนุษย์เรียกปรากฏการณ์ที่พลังงานถูกรับไปนี้ว่าการดูดกลืน (absorption) และปริมาณพลังงานซึ่งถูกดูดกลืนต่อหน่วยของมวลจะถูกเรียกว่าปริมาณรังสีดูดกลืน (absorbed dose) ยิ่งอะตอมของร่างกายมนุษย์ดูดกลืนพลังงานไปมากเท่าไหร่ก็จะยิ่งเกิดผลเสียทางชีววิทยาต่อร่างกายมากขึ้น
4. พื้นฐานของหน่วยและปริมาณทางรังสี
British X-ray and Radium Protection Committee ก่อตั้งขึ้นในปี 1921 มีหน้าที่ดูแลด้านความปลอดภัยจากการใช้รังสีทางการแพทย์ และธาตุเรเดียม เพื่อลดโอกาสเกิดผลทางชีววิทยาอันเนื่องมาจากรังสี เนื่องจากในขณะนั้นมีการใช้เรเดียมในอุตสาหกรรมต่าง ๆ อย่างแพร่หลายหน่วยทางรังสีซึ่งใช้ในระหว่างปี 1900 ถึง 1930 เป็นหน่วยที่เรียกว่า skin erytherma dose นิยามว่า เป็นปริมาณรังสีซึ่งทําให้เกิดผิวหนังบวมแดง ในบริเวณที่ได้รับรังสี อย่างไรก็ดีปริมาณดังกล่าวค่อนข้างหยาบหากจะเทียบกับหน่วยในปัจจุบัน ทั้งนี้เนื่องจากปริมาณรังสีที่จะทําให้เกิดผิวหนังบวมแดง ในแต่ละบุคคลนั้นย่อมแตกต่างกันจึงเป็นหน่วยทางรังสีที่วัดได้ไม่ถูกต้องนัก จากเหตุผลดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามวัดผลของรังสีด้วยวิธีการอื่น ๆ
5. เครื่องมือวัดปริมาณรังสีเอกซ์จากการตรวจวินิจฉัย
แม้ว่าปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับจากการตรวจวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์มีปริมาณเพียงเล็กน้อยและต่ํากว่าระดับปริมาณรังสีที่ทําให้เกิดผลชัดเจนของรังสี (deterministic effect หรือปัจจุบันเรียกว่า tissue reaction effect) ก็ตาม การวัดปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับก็มีความสําคัญมากในแง่ของการยืนยันความปลอดภัยในระยะยาวของผู้ป่วย โดยทั่วไปพลังงานของรังสีที่ใช้ในการตรวจวินิจฉัยมีค่าอยู่ระหว่าง 20 kV ถึง 150 kV โดยการตรวจเอกซเรย์เต้านมมักใช้พลังงานในช่วงประมาณ 20-40 kV ส่วนการตรวจวินิจฉัยด้วยเครื่องเอกซเรย์ทั่วไป ฟลูออโรสโคปีและเอกซเรย์คอมพิวเตอร์มักใช้พลังงานของรังสีเอกซ์ในช่วง 50-150 kV เครื่องมือตรวจวัดปริมาณรังสีจําเป็นต้องได้รับการสอบเทียบค่าจากห้องปฏิบัติการมาตรฐานเพื่อการวัดปริมาณรังสีอย่างถูกต้องและแม่นยํา
การวัดปริมาณรังสีเอกซ์ภายในตัวกลางอาศัยหลักการเกิดอันตรกิริยาระหว่างรังสีและแชมเบอร์ (detector) และวัดผลที่เกิดขึ้นได้แก่
- การเปลี่ยนแปลงทางเคมี
- การเกิดไอออนหรือสัญญาณไฟฟ้า
6. การวัดปริมาณรังสีจากการถ่ายภาพเอกซเรย์
การวัดปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับจากการตรวจวินิจฉัยทางรังสีมีวัตถุประสงค์ที่สําคัญสองประการ คือ
- เพื่อเทียบเคียงปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับกับโรงพยาบาลอื่นหรือเทียบกับปริมาณรังสีที่หน่วยงานระดับชาติและสากลกําหนดไว้ ซึ่งจะนําไปสู่การปรับปรุงเทคนิคการตรวจและการลดปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับ
- เพื่อประเมินความเสี่ยงจากการได้รับรังสีของผู้ป่วย
อย่างไรก็ตามความเสี่ยงที่ผู้ป่วยได้รับจากรังสีนั้น จะสัมพันธ์กับปริมาณรังสีดูดกลืนของอวัยวะซึ่งการวัดปริมาณรังสีเหล่านี้อาจวัดโดยตรงในหุ่นจําลองหรือใช้การคํานวณโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ซึ่งจะต้องทราบค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่ใช้ในการตรวจวินิจฉัยและปัจจัยอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง
7. การวัดปริมาณรังสีจากการตรวจวินิจฉัยด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร
ปริมาณรังสีจากการตรวจด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์เป็นสิ่งที่ต้องตระหนักและให้ความสําคัญ ตามปกติต้องมีการตรวจสอบค่าปริมาณรังสีจากเครื่องอย่างสม่ำเสมอ วิธีการมาตรฐานในการวัดปริมาณรังสีจากเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ คือ การวัดค่า cornputed tomography air kerma index (CTAKI) หรือ computed tomography dose index (CTDI) ซึ่งไม่ใช่ปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับแต่เป็นค่าที่สัมพันธ์กับปริมาณรังสีดูดกลืนในตัวผู้ป่วย ปริมาณรังสีจากการตรวจวินิจฉัยด้วยเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ จะแสดงในรูปแบบของค่า CTAKI (ในหนังสือ หรือ ตํารา ส่วนใหญ่ยังคงใช้คําว่า CTDI) และค่า dose length product (DLP) หรือค่าปริมาณรังสีรวมตลอดความยาวของ การสแกนในแนวแกน z ค่า DLP เป็นค่าที่ได้จากการคํานวณ โดยนํา CTAKI คูณกับความยาวของการสแกนในแนวแกน z ค่า DLP สามารถนําไปใช้คํานวณค่าปริมาณรังสียังผล ดังนั้นการวัดค่า CTAKI อย่างถูกต้อง จึงมีความสําคัญมาก
8. การประเมินความเสี่ยงจากการได้รับรังสีและหลักเกณฑ์การป้องกันรังสี
ในบทนี้กล่าวถึงข้อกําหนดด้านการป้องกันอันตรายจากการใช้รังสี ขีดจํากัดปริมาณรังสีซึ่งอนุญาตให้แต่ละบุคคลสามารถรับได้ รายละเอียดต่าง ๆ เหล่านี้ สามารถศึกษาได้จากรายงานของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ หรือไอเออีเอ (International Atomic Energy Agency: IAEA) ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1957 มีสํานักงานใหญ่อยู่ที่กรุงเวียนนา ประเทศออสเตรีย ทําหน้าที่กําหนดมาตรฐานเพื่อความปลอดภัยด้านการใช้นิวเคลียร์ นอกจากนี้ยังมี National Council on Radiation Protection and Measurement (NCRP) และ International Commission on Radiological Protection (ICRP) ซึ่งมีหน้าที่ให้คําแนะนําด้านการใช้รังสี รายงานข้อมูลที่เป็นประโยชน์ โดยรายงานฉบับที่เกี่ยวข้องกับหลักเกณฑ์การป้องกันอันตรายจากรังสีและการจํากัดปริมาณรังสีจะอยู่ในรายงานของ NCRP ฉบับที่ 116 (National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP), 1993) และรายงานของ ICRP ฉบับที่ (International Commission on Radiological Protection (ICRP), 1991) และ ICRP ฉบับที่ 103 (International Commission on Radiological Protection (ICRP), 2007)
9. การใช้ปริมาณรังสีอย่างเหมาะสมสําหรับการตรวจวินิจฉัย
นักรังสีเทคนิคควรจํากัดปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับจากการถ่ายภาพเอกซเรย์โดยใช้ค่าพารามิเตอร์ของการถ่ายภาพและการป้องกันอันตรายจากรังสีอย่างเหมาะสม ใช้อุปกรณ์จํากัดพื้นที่ลํารังสี การกรองรังสี รวมทั้งมีการควบคุมการเคลื่อนไหวของผู้ป่วย การสื่อสารที่มีประสิทธิภาพระหว่างนักรังสีเทคนิคและผู้ป่วยจะทําให้การถ่ายภาพเอกซเรย์ประสบความสําเร็จและลดการถ่ายภาพเอกซเรย์ ในบทนี้จะกล่าวถึงการใช้ปริมาณรังสีอย่างเหมาะสมสําหรับการตรวจวินิจฉัย และเทคนิคการป้องกันอันตรายจากรังสีให้ผู้ป่วยในระหว่างที่มีการถ่ายภาพเอกซเรย์
รองศาสตราจารย์ ดร. ศุภวิทู สุขเพ็ง
ภาควิชารังสีเทคนิค
คณะสหเวชศาสตร์
