ความรู้เกี่ยวกับรังสีเบื้องต้น

เสาร์, 12 กันยายน 2020

นำมากจากที่ผมเคยเขียนใน blog gotoknow ในนาม occmedman หลายสิบปีก่อน ตอนนั้นไปอบรมเรื่องรังสีที่สถาบัน NIRS ของญี่ปุ่น เพื่อเตรียมสำหรับสร้างโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ในไทย ผมไปอบรมสองครั้ง ครั้งแรกอบรมความรู้ทั่วไป ครั้งที่สองเป็นครู สอนเรื่องอุบัติภัยรังสี เนื่องจากเคยไปอบรมที่ Chiba ที่ National Institue of Radiations ซึ่งเป็นโรงพยาบาลสำหรับการรับเหตุร้าย ทางรังสี ซึ่งในประเทศญี่ปุ่นครั้งนี้น่ากลัวมาก เราควรรู้ไว้บ้างแม้จะไม่น่าจะมีอุบัติเหตุเช่นนี้ บทความนี้เป็นการคัดจาก Powerpoint ที่นำไปสอน

ประเภทของรังสี

  • รังสีความร้อน = infrared (อินฟราเรด)
  • รังสีเหนือม่วง = ultraviolet (อัลตราไวโอเลต)
  • รังสีคอสมิก = คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงยิ่ง มีช่วงคลื่นสั้นกว่ารังสีแกมมา องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นโปรตอนประมาณ 90% พบอิเล็กตรอนและอัลฟาด้วย
  • รังสีจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ = อนุภาคมูลฐาน เช่น อนุภาคอัลฟา เบตา นิวตรอน เมซอน และไพออน หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา และรังสีเบรมสตราลุง เป็นต้น

รังสีชนิดไม่ก่อให้เกิดไอออน (Non-ionizing radiation)

คือ รังสีชนิดที่มีพลังงานต่ำกว่ารังสีเหนือม่วง หรืออัลตราไวโอเลต ซึ่งได้แก่ คลื่นแสง คลื่นใต้แดง คลื่นไมโคร คลื่นวิทยุ คลื่นเสียง คลื่นเหล่านี้มีพลังงานต่ำกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนในอะตอม จึงไม่สามารถไปทำอันตรกิริยาให้อิเล็กตรอนหลุดออกไปจากอะตอมได้ จึงเรียกว่าเป็นรังสีชนิดไม่ก่อให้เกิดไอออน

รังสีชนิดก่อให้เกิดไอออน

คือ รังสีพลังงานสูง เช่น เอกซเรย์ รังสีแกมมา รังสีคอสมิก หรืออนุภาคที่มีพลังงานสูง เช่นอนุภาคแอลฟา บีตา อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน เป็นต้น รังสีหรืออนุภาคเหล่านี้เมื่อวิ่งผ่านเข้าไปในสสาร จะไปทำปฏิกิริยากับอะตอม เช่น แรงผลักของประจุไฟฟ้าหรือแรงคูลอมบ์ ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกไป เกิดเป็นไอออนคู่ คือ อิเล็กตรอนเป็นไอออนลบและส่วนอะตอมที่เหลือเป็นไอออนบวกทางไฟฟ้า

แหล่งกำเนิดรังสี

แหล่งกำเนิดธรรมชาติ

  • รังสีคอสมิกในชั้นบรรยากาศ ซึ่งประกอบด้วย อนุภาคไอออนบวก และรังสีแกมมาเป็นส่วนใหญ่ประมาณ 0.39 mSv ต่อปี
  • รังสีจากแหล่งแร่ใต้ดิน เช่น รังสีในวัสดุก่อสร้าง, แหล่งน้ำดื่ม ซึ่งมีธาตุในอนุกรมของยูเรเนียม และอนุกรมของธอเรียมปะปนอยู่ ประมาณ 0.46 mSv ต่อปี
  • รังสีจากก๊าซเรดอน ซึ่งสลายจากธาตุในอนุกรมยูเรเนียม เฉลี่ย 1.3 mSv ต่อปี
  • รังสีจากอาหารการกิน ซึ่งปะปนมากับธาตุในธรรมชาติ เช่น ใน Shell fish และ Brazil nuts โดยเฉพาะ K40 เฉลี่ย 0.23 mSV ต่อปี
  • รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีที่ปะปนในร่างกาย เช่น Na24, C14, Ar41, K40 ประมาณ 0.39 mSv ต่อปี

ธาตุกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ

อนุกรมของธาตุที่มีอยู่ในธรรมชาติซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาสมบูรณ์แล้วตั้งแต่ ค.ศ. 1935คืออนุกรมยูเรเนียม (เริ่มต้นด้วย U238), อนุกรมธอเรียม (เริ่มต้นด้วย Th232), อนุกรมแอคติเนียม (เริ่มต้นด้วย U235) ยังอนุกรมเนปจูเนียม (เริ่มต้นด้วย Np237) ซึ่งพบในปฏิกิริยานิวเคลียร์เท่านั้นจึงไม่มีผลกระทบต่อประชากร อนุกรมของธาตุทุกอนุกรมจะสลายตัวจากนิวไคลด์ตั้งต้น (parent nuclides) ให้รังสีแอลฟาและเบตาเป็นลูกโซ่จนสุดท้ายเป็นนิวไคลด์ที่เสถียร (stable nuclide) คือตะกั่ว

แหล่งกำเนิดที่มนุษย์สร้างขึ้น

  • รังสีในการแพทย์ เช่น เครื่องเอกซเรย์ หรือรังสีที่ใช้ในการรักษาโรคมะเร็ง เป็นแหล่งรังสีที่ทำให้ประชากรได้รับรังสีสูงสุดในแหล่งกำเนิดรังสีที่มนุษย์สร้างขึ้น ประชาชนทั่วไปจะได้รังสีจากการแพทย์เฉลี่ย 0.3 mSv ต่อปี การถ่ายเอกซ์เรย์ปอด 1 ครั้งทำให้คนได้รับรังสีเพิ่ม 0.1 mSv เท่านั้น
  • การทดลองระเบิดปรมาณู ซึ่งถูกต่อต้านในยุคนี้ จึงทำให้เราได้รับรังสีนี้น้อยกว่า 0.006 mSv ต่อปี
  • เครื่องมือ เครื่องใช้ เช่น โทรทัศน์, เครื่องจับควัน, เครื่องเอกซเรย์สัมภาระ, ประมาณน้อยกว่า0.0005 mSv ต่อปี

เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากกว่า 438 โรงในปี ค.ศ.2000 และกำลังสร้างอยู่กว่า 31 แห่ง ประมาณปริมาณรังสีที่ประชากรได้รับน้อยกว่า 0.008 mSv ต่อปี ซึ่งมักปล่อย C14, S35 ออกมาในบรรยากาศ แต่บริเวณใกล้โรงไฟฟ้าอาจมีรังสีสูงเฉลี่ย 0.4 mSv ต่อปี ประมาณว่าทั่วโลกมีคนทำงานด้านรังสี 4 ล้านคน ได้รับรังสีจากแหล่งรังสีที่มนุษย์สร้างขึ้นโดยเฉลี่ย 1 mSv ต่อปี และประชากรอีก 5 ล้าน ซึ่งส่วนใหญ่อาศัยในเมืองใหญ่ และเดินทางโดยเครื่องบินบ่อยๆ ได้รับรังสีจากธรรมชาติเฉลี่ยถึง 1.7 mSv ต่อปี

กัมมันตภาพรังสี (radioactivity)

ธาตุต่างๆสามารถปล่อยพลังงานรังสีออกมาได้เมื่อสัดส่วนนิวตรอนต่อโปรตอนในนิวเคลียสไม่สมดุลย์ อนุภาคนิวตรอนและโปรตอนในนิวเคลียสยึดอยู่ร่วมกันด้วยแรงนิวเคลียร์ เมื่อสัดส่วนนิวตรอนต่อโปรตอนนิวเคลียสไม่สมดุลย์ นิวเคลียสต้องปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปรังสีแอลฟา, เบตา, หรือนิวตรอน พร้อมพลังงานรังสีแกมมา ภายหลังการสลายตัวนิวเคลียสลูกจะยังคงคายพลังงานต่อไปเรื่อยๆจนกว่านิวตรอนและโปรตอนในนิวเคลียสจะจัดระเบียบได้เหมาะสม มีเสถียรภาพทางพลังงาน ซึ่งธาตุสุดท้ายของการสลายตัวในอนุกรมธรรมชาติ คือ ตะกั่ว

หน่วยวัดรังสี

หน่วยวัดรังสีแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ หน่วยวัดความแรงกัมมันตรังสี(radioactivity) และหน่วยวัดปริมาณรังสี (exposure) หน่วยวัดความแรงกัมมันตรังสีเป็นการกำหนดจำนวนรังสีที่ปล่อยมาจากต้นกำเนิดรังสี ส่วนหน่วยวัดปริมาณรังสีนั้นกำหนดจำนวนรังสีจากต้นกำเนิดรังสีที่ถูกดูดกลืนในตัวกลาง ปัจจุบันนี้มีหน่วยวัดใช้กันอยู่ 2 แบบคือหน่วยวัดแบบเดิม CGS (Centimeter-Gram-Second) ได้แก่ Curie, Roentgen,Rad และ Rem และหน่วยมาตรฐานสากล SI units (Standard Interational Units) ได้แก่ Becquerel, Gray และ Sievert เป็นต้น

Ci (Curie)

เป็นหน่วยวัดปริมาณสารกัมมันตรังสี (radioactivity หรือ source strength) ปริมาณสารรังสี 1 Ci เป็นจำนวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานในนิวเคลียสหรือการสลายตัว (nuclear transformation) 3.7 x 1010 disintegration per second (dps) ใน SI unit กำหนดให้ 1 dps = 1 Bq (Becquerel)

Roentgen (R)

เป็นหน่วยวัดปริมาณ exposure ปริมาณรังสี 1 R ทำให้อากาศอุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (0 ๐C ความดัน 1 บรรยากาศ) แตกตัวมีประจุเกิดขึ้น 2.58 x10-4 Coulomb/Kg ของอากาศ หรือว่าต้องใช้พลังงานไปทั้งสิ้น 89.6 erg ต่อกรัมของอากาศ Roentgen เป็นหน่วยวัดรังสีที่มีนิยามใช้เฉพาะรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาในอากาศที่มีพลังงานไม่เกิน 3 MeV

Gray (Gy)

เป็นหน่วยวัดรังสีที่ดูดกลืนในตัวกลางใดๆ (Absorbed Dose) ตามแต่ชนิดและพลังงานของรังสี ปริมาณรังสี 1 Gy เป็นพลังงานของรังสีที่ถูกดูดกลืน 1 Joule/Kg ของตัวกลาง หรือตามระบบวัดเดิม 1 Rad (Radiation Absorbed Dose) เป็นพลังงานของรังสีที่ถูกดูดกลืน 100 erg/gram ของตัวกลาง ดังนั้น 1 Gy = 100 Rad.

Sievert (Sv)

เป็นหน่วยวัดปริมาณรังสีที่บุคคลได้รับ เป็นหน่วยวัดประเภท Dose Equivalent ซึ่งรวมผลกระทบทางชีววิทยาตามแต่ชนิดของรังสีด้วยเนื่องจากรังสีแต่ละชนิดมีอำนาจทำให้เกิดการแตกตัวไม่เท่ากัน ดังนั้นปริมาณ Dose Equivalent = Absorbed Dose x Radiation Weighting Factors (WR) Sv = Gy x WR หรือ Rem = Rad x WR ดังนั้น 1 Sv = 100 Rem ค่า WR ของรังสีชนิดต่างๆ ซึ่งเดิมเรียกว่า Radiation Quality Factor

ปริมาณของรังสีที่มีผลต่อร่างกาย

อวัยวะต่างๆในร่างกายมีความไวต่อรังสีไม่เท่ากัน ปริมาณรังสีที่อวัยวะเหล่านั้นได้รับเรียกว่าเป็น Effective Dose โดย Effective Dose = Equivalent Dose x Tissue Weighting Factors (WT) Effective dose เป็นผลรวม equivalent dose ของอวัยวะต่างๆ ภายในร่างกาย โดยผลรวมEffective dose ของทุกอวัยวะในร่างกาย = 1 หรือการได้รับรังสีตลอดทั่วร่างกายนั้นเป็น Effective dose สูงสุด ปริมาณ Effective dose ใช้ในด้านความปลอดภัยจากรังสี และมีหน่วยเป็น Sievert

ปฏิกิริยาของรังสีต่อโมเลกุลและเซลล์

อาการบาดเจ็บทางรังสีมีสาเหตุหลักมาจากการแตกตัวของเนื้อเยื่อในร่างกาย เมื่อรังสีชนกับเซลจะเกิดการแตกตัวและตื่นตัว (ionization and excitation) ที่โมเลกุลของเซลหรือองค์ประกอบของเซลซึ่งส่วนใหญ่มีน้ำประกอบอยู่ ผลกระทบจากรังสีตามลักษณะการเกิดอันตรกิริยาของรังสีต่อเซล จึงเรียกว่าเป็นปฏิกิริยาจากรังสีโดยตรงหรือโดยอ้อม (direct หรือ indirect action)

  • ปฏิกิริยาจากรังสีโดยตรง คือ ผลกระทบจากรังสีที่เกิดเมื่อรังสีทำให้เกิด ionization และถูกดูดกลืนใน macromelecule ภายในเซล (เช่น DNA, RNA, โปรตีน, เอนไซม์ เป็นต้น) ทำให้โครงสร้าง ของmacromolecules เกิดความผิดปกติ ชักนำและเป็นจุดเริ่มต้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีววิทยา
  • ปฏิกิริยาจากรังสีโดยอ้อม คือ ผลกระทบเมื่อรังสีทำให้โมเลกุลโปรตีนในเซลเกิด ionizationโมเลกุลที่เกิดปฏิกิริยาทางอ้อมนี้มากที่สุดคือน้ำ ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นอนุมูลอิสระ (free radicals) และเกิดสารประกอบ peroxide เมื่อมีปฎิกิริยาจำนวนมากจะเกิดการทำลายต่อเซลหรืออวัยวะเมื่อปริมาณสารประกอบ peroxide มีมากเกินไป

การเปลี่ยนแปลงของเซลเมื่อได้รับรังสี

  1. ไม่มีผลกระทบใดๆต่อเซลหากปริมาณรังสีต่ำมาก
  2. เซลสามารถซ่อมแซมส่วนที่ถูกทำลายและคืนกลับเป็นปกติได้องค์ประกอบส่วนใหญ่ของเซลเป็นน้ำ เมื่อเซลได้รับรังสีก็มักเกิดอันตรกิริยากับน้ำในเซล ซึ่งเซลมักซ่อมแซมการโดนทำลายแบบนี้ได้ รังสีอาจทะลุไปโดนนิวเคลียสของเซลได้ โดยที่นิวเคลียสเป็นที่เก็บส่วนสำคัญเกี่ยวกับการทำงานของเซล เช่นโครโมโซม เมื่อโครโมโซมทำสำเนาตัวเองและถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมไปยังเซลใหม่ การที่โครโมโซมถูกทำลายนั้นค่อนข้างยาก แต่ก็ยังซ่อมแซมได้เพราะในแต่ละวันคนเรามีการซ่อมแซมโครโมโซมถึง 100,000 ครั้ง
  3. เซลถูกทำลายและแบ่งตัวผิดปกติบางครั้งเซลที่ถูกทำลายไม่อาจซ่อมแซมได้หรือซ่อมแซมได้ไม่สมบูรณ์ เซลนั้นจึงไม่อาจทำงานได้สมบูรณ์หรือเซลอาจตาย อาจเป็นเพราะว่าโครโมโซมในนิวเคลียสถูกทำลายและซ่อมแซมได้ไม่ถูกต้อง จึงเกิดเป็นการกลายพันธุ์ (mutation) หรือเกิดผลกระทบทางพันธุกรรม
  4. เซลตายเมื่อเซลได้รับปริมาณรังสีสูงหรือได้รับรังสีในเวลาอันรวดเร็ว เซลจะตายเนื่องจากไม่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ทัน

ปริมาณรังสีต่อบุคลากรทางรังสีที่ตั้งครรภ์

บุคลากรทางรังสีที่ตั้งครรภ์อาจทำให้ตัวอ่อนหรือทารกในครรภ์ได้รับรังสีด้วย จากการศึกษาพบว่าตัวอ่อนในครรภ์ไวต่อรังสีมากกว่าผู้ใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วง 4 เดือนแรกของการตั้งครรภ์ ซึ่งคนทั่วไปมักจะไม่ได้รู้ตัวว่าตั้งครรภ์ในช่วงเดือน-สองเดือนแรก

ปริมาณรังสีสูงสุดที่ยอมให้รับได้ตลอดการตั้งครรภ์ ไม่เกิน 500 mRem บุคลากรที่ตั้งครรภ์ควรใช้ฟิล์มแบดจ์หรือทีแอลดีแบดจ์สองอัน วัด whole body dose อันหนึ่ง และวัด fetus dose อีกอันหนึ่งโดยติดไว้บริเวณหน้าท้อง เปลี่ยนฟิล์มแบดจ์หรือทีแอลดีแบดจ์ทุกเดือน ติดตามปริมาณรังสีต้องไม่เกิน 50 mRem ต่อเดือน เพื่อระวังป้องกันรังสีที่บังเอิญเล็ดลอดมาสัมผัสได้

ผลของรังสีต่อร่างกาย

ร่างกายของสิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะมนุษย์และสัตว์จะประกอบด้วยส่วนสำคัญ คือ น้ำ ประมาณ 75% สารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ประมาณ 25% ของน้ำหนักร่างกาย เมื่อร่างกายได้รับรังสีประเภทก่อให้เกิดไอออน เช่น รังสีแกมมา หรือเอกซเรย์ จะไปทำให้โมเลกุล เช่น ของน้ำเปลี่ยนแปลงอนุมูลต่างๆ ที่เกิดขึ้นมักมีคุณสมบัติไวต่อการทำปฏิกิริยาเคมีกับสารประกอบอื่นๆ จึงสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ของร่างกายได้ สำหรับโมเลกุลของสารประกอบประเภทสารอินทรีย์ และสารอนินทรีย์ ก็จะเกิดการแยกตัวเป็นอนุมูลอิสระ และสามารถสร้างความเสียหายต่อเซลล์ร่างกายได้เช่นกัน ผลของรังสีต่อเนื้อเยื่อและอวัยวะ

เมื่อโมเลกุลและเซลล์ได้รับความเสียหาย ก็จะส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บของเนื้อเยื่อและอวัยวะก่อให้เกิดอาการต่างๆ อาการจากการได้รับรังสีไม่มีลักษณะเฉพาะตัว จะไม่สามารถบอกได้ว่าผู้ป่วยได้รับรังสีหากดูจากอาการเพียงอย่างเดียว ต้องอาศัยการซักประวัติร่วมด้วย รังสีมีผลต่อเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆดังนี้

ระบบเลือด

ปริมาณเม็ดเลือดขาวจะลดลงแม้จะได้รับรังสีเพียง 0.1 เกรย์ ในขณะที่ต้องได้รับปริมาณรังสีมากกว่า 0.5 เกรย์เพื่อที่จะให้เม็ดเลือดแดงและเกล็ดเลือดลดลง และจะใช้เวลา 2-3 อาทิตย์ จนถึงหลายเดือน ขึ้นกับปริมาณรังสีที่ได้รับ ในการที่จะให้เม็ดเลือดกลับมีปริมาณเท่าเดิม การลดลงของเม็ดเลือดก่อให้เกิดอาการต่างๆ เช่น การลดลงของเม็ดเลือดแดงจะทำให้เกิดการอ่อนเพลียและโลหิตจาง การลดลงของเม็ดเลือดขาวจะทำให้ร่างกายติดเชื้อได้ง่าย และการลดลงของเกล็ดเลือดอาจทำให้เกิดอาการเลือดไหลไม่หยุด

ผิวหนัง

ความรุนแรงของอาการหลังการได้รับรังสี จะคล้ายกับการบาดเจ็บที่เกิดจากถูกไฟลวก อาการเฉียบพลันที่อาจเกิดกับผิวหนังหลังจากได้รับรังสีได้แก่ ผิวแดง ลอก อักเสบ พุพอง อาการเรื้อรัง ได้แก่ ผิวบาง พังผืด แผลเป็น สีผิวเข้มหรือจางลง นอกจากนี้บริเวณรากผมเป็นบริเวณที่ไวต่อรังสีรังสี ปริมาณปานกลางจะสามารถทำให้ผมหรือขนร่วงชั่วคราว

ระบบทางเดินอาหาร

ระบบทางเดินอาหารประกอบด้วย ปาก หลอดอาหาร กระเพาะ ลำไส้เล็ก ลำไส้ใหญ่ และทวารหนัก โดยลำไส้เล็กจะเป็นส่วนที่ไวต่อรังสีที่สุด รังสีจะทำให้เกิดการอักเสบกับเยื่อบุในทางเดินอาหารเนื้อเยื่อที่ได้รับรังสีปริมาณปานกลางจะสามารถหายจากอาการที่เป็นได้ ในขณะที่ปริมาณรังสีสูงๆจะทำให้เกิดการฝ่อ พังผืด อุดตัน หรือเป็นแผล นำไปสู่การเสียชีวิตได้

ระบบสืบพันธุ์

  • เพศชาย
    • หมันถาวรอาจเกิดขึ้นหลังได้รับรังสี 5-6 เกรย์ ในขณะที่ปริมาณรังสี 2.5 เกรย์ ก่อให้เกิดหมันชั่วคราว (ประมาณ 12 เดือน)
  • เพศหญิง
    • โดยทั่วไปการเป็นหมันในเพศหญิงจะต้องเกิดจากการได้รับรังสีสูงกว่า 6.25 เกรย์ สิ่งที่ต่างจากการเป็นหมันในเพศชาย ได้แก่ รังสีไม่ก่อให้เกิดอาการหมดสมรรถภาพในเพศชาย ในขณะที่การเป็นหมันจากรังสีก่อให้เกิดอาการหมดประจำเดือนในเพศหญิง ซึ่งจะมีผลต่อลักษณะของระบบสืบพันธุ์ในเพศหญิง

ตา

รังสีอาจทำลายเลนส์ตาซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดต้อกระจก ปริมาณรังสีปานกลาง (2 เกรย์) จะทำให้เกิดต้อกระจกในผู้ที่ได้รับรังสีบางท่าน ผู้ที่ได้รับรังสีที่ตามากกว่า 7 เกรย์ทุกคนจะมีอาการของต้อกระจก ต้อกระจกจะปรากฏให้เห็นหลังจากได้รับรังสีไปแล้ว 1-30 ปี ระบบหัวใจและเส้นเลือด

เส้นเลือด

เส้นเลือดที่ถูกทำลายอาจเกิดการอุดตัน การอุดตันของเส้นเลือดอาจก่อให้เกิดผลร้ายต่ออวัยวะต่างๆ เนื่องจากเส้นเลือดทำหน้าที่เป็นทางผ่านของเม็ดเลือดแดง ซึ่งขนส่งอาหารและออกซิเจนไปให้กับอวัยวะต่างๆของร่างกาย การอุดตันอาจทำให้เนื้อเยื่อนั้นๆได้รับความเสียหาย ความสามารถในการทำงานลดลง โดยเฉพาะหากไปเกิดในอวัยวะที่มีความสำคัญมาก เช่น หัวใจ สมอง อาจมีผลให้ถึงตายได้ในที่สุด

หัวใจ

ปริมาณรังสีประมาณ 40 เกรย์ซึ่งใช้ในการรักษาผู้ป่วยโรคมะเร็งจะก่อให้เกิดหัวใจและเยื่อหุ้มหัวใจอักเสบ และอุบัติการเกิดในผู้ป่วยจะมากขึ้นเมื่อปริมาณรังสีเพิ่มขึ้น

กระดูกและกระดูกอ่อน

แม้ว่ากระดูกและกระดูกอ่อนในผู้ใหญ่จะทนต่อรังสี กระดูกและกระดูกอ่อนในเด็กซึ่งกำลังเจริญเติบโตจะไวต่อรังสี ปริมาณรังสี 20 เกรย์อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกระดูกของเด็กที่มีอายุต่ำกว่า 2 ขวบ โดยอาจทำให้รูปร่างและขนาดของกระดูกเสียไปหรืองอบิดเบี้ยว อุบัติการของความผิดปกติจะลดลง ถ้าปริมาณรังสีลดลง และอายุเด็กมากขึ้น

ระบบทางเดินหายใจ

รังสีอาจทำให้ปอดเกิดการอักเสบ แต่จะกลับคืนเป็นปกติได้ถ้าปริมาณรังสีไม่สูง ปริมาณรังสีสูงๆ อาจทำให้เกิดพังผืด ซึ่งอาจมีผลให้ถึงเสียชีวิตได้ พบว่าหากปอดทั้ง 2 ข้างได้รับปริมาณรังสีสูงถึง 25 เกรย์จะทำให้เกิดพังผืดใน 8% ของผู้ป่วย และหากปริมาณรังสีเพิ่มเป็น 30 เกรย์ ก็จะพบอาการใน 50% ของผู้ป่วย อาการที่พบขึ้นกับปริมาตรของเนื้อเยื่อที่ได้รับรังสี การที่ปอดเพียงข้างเดียวได้รับรังสีจะทำให้ผู้ป่วยทนต่อรังสีได้มากกว่าการที่ปอดทั้ง 2 ข้างได้รับรังสี เพราะถึงแม้ว่าปอดข้างที่ได้รับรังสีจะทำงานไม่สะดวกปอดข้างที่ไม่ได้รับรังสีจะสามารถช่วยทำงานทดแทนได้

ตับ

ปริมาณรังสี 35-45 เกรย์ซึ่งใช้ในการรักษาผู้ป่วยโรคมะเร็งอาจก่อให้เกิดตับอักเสบหรือตับแข็ง ซึ่งอาจส่งผลให้มีการตับวายหรือดีซ่าน และเช่นเดียวกับปอด ปริมาตรของเนื้อเยื่อที่ได้รับรังสีมีผลต่อการเกิดอาการ

ระบบทางเดินปัสสาวะ

ถ้าไตทั้ง 2 ข้างได้รับรังสีสูงกว่า 26 เกรย์ คนไข้อาจถึงตายได้ภายใน 5 อาทิตย์ และเช่นเดียวกับปอดและตับ ปริมาตรของเนื้อเยื่อที่ได้รับรังสีมีบทบาทสำคัญต่ออาการ ถ้า 1/3 ของไตถูกกำบังไม่ให้ได้รับรังสี ก็จะลดอาการไตวายลงได้ โดยไตข้างที่ไม่ได้รับรังสีจะสามารถทำงานทดแทนไตข้างที่ได้รับรังสีได้อาการที่เกิดจากไตได้รับรังสีจะไม่เหมือนเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ที่จะแสดงอาการภายในหนึ่งเดือนหลังจากได้รับรังสี ไตจะแสดงอาการหลังจากได้รับรังสีไปแล้วอย่างน้อย 1 ปี

ระบบประสาทส่วนกลาง

ระบบประสาทส่วนกลางประกอบด้วยสมองและไขสันหลัง โดยทั่วไปเซลล์ในระบบนี้ค่อนข้างทนต่อรังสี ปริมาณรังสี 50 เกรย์ซึ่งใช้ในรังสีรักษาอาจก่อให้เกิดความเสียหายของสมอง ส่วนความเสียหายที่จะเกิดกับไขสันหลังขึ้นกับปริมาตรและบริเวณที่ได้รับรังสี ไขสันหลังบริเวณคอและอกจะไวต่อรังสีมากกว่าบริเวณสะโพก หากบริเวณที่ได้รับรังสีแคบ อาจต้องได้รับรังสีสูงกว่า 50 เกรย์ จึงจะพบอาการอักเสบของเนื้อเยื่อ ในขณะที่รังสีที่ต่ำกว่า 50 เกรย์สามารถทำให้เกิดอาการได้เช่นเดียวกันหากบริเวณของเนื้อเยื่อที่ได้รับรังสีกว้าง อาการที่ได้กล่าวข้างต้นเป็นอาการที่เกิดในแต่ละอวัยวะเมื่อได้รับรังสีเฉพาะที่ หากทั่วร่างได้รับรังสี ร่างกายจะทนต่อรังสีได้น้อยลง และจะก่อให้เกิดกลุ่มอาการต่างๆซึ่งเป็นผลจากการเสียหายของหลายๆอวัยวะร่วมกัน

การได้รับรังสีทั่วร่างกาย

ในผู้ใหญ่

ข้อมูลที่ได้จากการใช้ระเบิดปรมาณูในสงครามโลกครั้งที่ 2 อุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ การทดสอบ กับสัตว์ทดลอง และการใช้รังสีทางการแพทย์ ทำให้สามารถแบ่งกลุ่มอาการจากการได้รับรังสีทั่วร่างออกได้ เป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มอาการทางระบบเลือด กลุ่มอาการทางระบบทางเดินอาหาร และกลุ่มอาการทาง ระบบประสาทส่วนกลาง โดยกลุ่มอาการเหล่านี้จะปรากฏเมื่อการได้รับรังสีอยู่ภายใต้เงื่อนไข 3 ประการ ดังนี้

  1. ได้รับรังสีภายในระยะเวลาสั้นๆ (นาที)
  2. ทั่วร่างได้รับรังสี
  3. ต้นกำเนิดรังสีอยู่ภายนอกร่างกาย และรังสีเป็นชนิดที่มีอำนาจทะลุทะลวงสูง

โดยไม่ว่าจะเป็นกลุ่มอาการใดจะแสดงอาการออกมาเป็น 3 ระยะ ได้แก่

  1. ระยะเริ่มต้น อาการที่จะแสดงออกมา ได้แก่ คลื่นไส้ อาเจียร ท้องเสีย
  2. ระยะแอบแฝง ระยะนี้ผู้ป่วยจะไม่แสดงอาการอะไรออกมา
  3. ระยะแสดงอาการ อาการป่วยที่ปรากฏจะสะท้อนอวัยวะที่ได้รับความเสียหาย

1. กลุ่มอาการทางระบบเลือด หรือกลุ่มอาการทางไขกระดูก

ในมนุษย์กลุ่มอาการของระบบนี้จะเกิดหลังจากได้รับรังสี 1-10 เกรย์ ในระยะเริ่มต้นจะมีอาการคลื่นไส้ อาเจียรภายในวันที่ได้รับรังสีและระยะแอบแฝงจะนานประมาณ 1-3 อาทิตย์ ซึ่งในระยะนี้จำนวนของเม็ดเลือดในกระแสเลือดจะยังไม่ลดลงอย่างรุนแรง ผู้ป่วยอาจรู้สึกว่าไม่เป็นอะไรและดูไม่มีอาการผิดปกติ อย่างไรก็ตามเซลล์ตัวอ่อนของระบบเลือดซึ่งอยู่ในไขกระดูกจะตายลงระหว่าง 2 ระยะแรกนี้ ซึ่งจะกระทบถึงปริมาณของเซลล์เต็มวัยในกระแสเลือดในเวลาต่อมา การลดลงของปริมาณของเซลล์เต็มวัยในกระแสเลือดจะปรากฏให้เห็นในอาทิตย์ที่ 3-5 หลังได้รับรังสี หากได้รับรังสี 1-3 เกรย์ เซลล์ในไขกระดูกจะสามารถเพิ่มจำนวนประชากรจนสามารถทำให้มีชีวิตต่อไปได้ ผู้ป่วยส่วนใหญ่จะมีอาการดีขึ้น การกลับคืนดีจะเกิดภายใน 3 อาทิตย์ ถึง 6เดือนขึ้นกับปริมาณรังสีที่ได้รับ

2. กลุ่มอาการทางระบบทางเดินอาหาร

ในมนุษย์บางอาการของระบบนี้จะแสดงออกมาหลังจากได้รับรังสี 6 เกรย์ และจะแสดงอาการทั้งหมดออกมาหลังได้รับรังสี 10 เกรย์ ปริมาณรังสีนี้จะทำให้เสียชีวิตภายใน 3-10 วัน หากไม่ได้รับการรักษาพยาบาลและภายใน 2 อาทิตย์แม้จะได้รับการดูแลรักษาอย่างดี อาการในระยะเริ่มต้นจะเกิดภายในวันที่ได้รับรังสี โดยจะมีอาการคลื่นไส้ อาเจียร ท้องเสีย และอาจมีตะคริวร่วมด้วย จากวันที่ 2-5 ผู้ป่วยจะเข้าสู่ระยะแอบแฝงและจะรู้สึกปกติดี ในระยะสุดท้ายซึ่งจะเริ่มประมาณวันที่ 5-10 ผู้ป่วยจะแสดงอาการท้องร่วง คลื่นไส้และอาเจียรอย่างรุนแรง ตามด้วยอาการมีไข้และจะเสียชีวิตในอาทิตย์ที่ 2 อาการที่เกิดในกลุ่มอาการนี้เกิดจากการถูกทำลายของอวัยวะ 2 ระบบ ได้แก่ระบบทางเดินอาหารและระบบเลือด จะไม่เกิดอาการของกลุ่มอาการนี้ทั้งหมดหากมีแต่ทางเดินอาหารเท่านั้นที่ได้รับรังสี เพราะว่าความเสียหายของไขกระดูกมีบทบาทต่อกลุ่มอาการนี้ด้วย

3. กลุ่มอาการทางระบบประสาท

อาการทั้งหมดจะแสดงออกมาภายใน 2-3 วัน หลังจากได้รับรังสี 50 เกรย์ ระยะเริ่มต้นอาจเริ่มจาก 2-3 นาทีหรือ 2-3 ชั่วโมงขึ้นกับปริมาณรังสีที่ได้รับ อาการที่เกิดได้แก่ กระวนกระวาย สับสน คลื่นไส้และอาเจียนอย่างรุนแรง ไม่รู้สึกตัว ที่ผิวหนังรู้สึกเหมือนถูกไฟลวก ระยะแอบแฝงอาจปรากฎอยู่เป็นเวลาหลายชั่วโมง และระยะสุดท้ายจะปรากฏให้เห็นภายใน 5-6 ชั่วโมง หลังได้รับรังสีโดยจะมีอาการลมชัก หมดสติ และเสียชีวิตในที่สุด การเปลี่ยนแปลงของไขกระดูกและทางเดินอาหาร ไม่มีผลต่อกลุ่มอาการนี้ เพราะผู้ป่วยไม่มีชีวิตนานพอที่ความเสียหายของอวัยวะทั้ง 2 จะแสดงผลออกมา อันตรายที่เกิดกับระบบประสาทส่วนกลางอาจจะเป็นผลจากการที่เส้นเลือดในระบบนี้ได้รับอันตรายส่งผลให้เกิดการบวมน้ำในสมอง เกิดการอักเสบของเส้นเลือด และการอักเสบของเยื่อหุ้มสมอง คาดว่าการตายเกิดจากความดันที่เพิ่มขึ้นในสมองซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มของของเหลวในสมอง

ตัวอ่อนและทารก

อันตรายของรังสีที่มีต่อตัวอ่อนและทารก ขึ้นกับอายุการตั้งครรภ์ในระหว่างที่ได้รับรังสี โดยพัฒนาการของทารก แบ่งออกได้เป็น 3 ระยะ คือ

  1. ระยะก่อนการฝังตัว
  2. ระยะสร้างอวัยวะ
  3. ระยะทารกหรือระยะเจริญเติบโต

ในมนุษย์ระยะก่อนการฝังตัวเกิดขึ้นตั้งแต่การปฏิสนธิจนถึงวันที่ 10 ก่อนที่ตัวอ่อนจะฝังตัวในผนังมดลูก ระยะนี้ไข่ที่ถูกผสมจะแบ่งตัวเป็นกลุ่มเซลล์ การฝังตัวของกลุ่มเซลล์หรือตัวอ่อนในผนังมดลูกจะเป็นสัญญานการเริ่มระยะที่ 2 ซึ่งจะเป็นระยะที่ตัวอ่อนจะสร้างอวัยวะต่างๆของร่างกายและท้ายของอาทิตย์ที่ 6 ตัวอ่อนจะถูกเรียกว่าทารกและเข้าสู่ระยะเจริญเติบโต การได้รับรังสีในระยะต่างกันจะก่อให้เกิดอันตรายแก่ตัวอ่อนต่างกัน

การได้รับรังสีในระยะก่อนการฝังตัว

  • การได้รับรังสีสูงกว่า 0.1 เกรย์ ในระยะนี้จะมีผลให้อุบัติการของการตายในครรภ์เพิ่มขึ้น แต่มีอุบัติการณ์ของความผิดปกติต่ำในเด็กซึ่งรอดชีวิตการได้รับรังสีในระยะสร้างอวัยวะ
  • ถ้าตัวอ่อนได้รับรังสีขณะอยู่ในระยะนี้ จะทำให้พบความผิดปกติหรือพิการ เนื่องจากเนื้อเยื่อต่างชนิดกันจะถูกเริ่มสร้างที่วันต่างๆกัน การได้รับรังสีในวันต่างๆจึงก่อให้เกิดความผิดปกติต่างๆกัน เช่น การฉายรังสีตัวอ่อนของสัตว์แทะในวันที่ 9 จะส่งผลให้มีการเพิ่มขึ้นของการผิดปกติต่อตา หู จมูก ในขณะเดียวกันการฉายรังสีในวันที่ 10 จะทำให้เกิดความผิดปกติในกระดูก ความหลากหลายของความผิดปกติในครรภ์จะเพิ่มขึ้นถ้าได้รับรังสีระหว่างวันที่ 23-27 และการได้รับรังสีระหว่างอาทิตย์ที่ 11-16 ของการตั้งครรภ์ มักทำให้เกิดสมองเล็กและปัญญาอ่อน

การได้รับรังสีในระยะทารก

การได้รับรังสีในช่วงนี้จะไม่ค่อยเห็นความผิดปกติอย่างชัดเจน และอุบัติการของการตายทั้งแบบตายในครรภ์หรือตายระหว่างคลอดจะลดลง อย่างไรก็ตามการได้รับรังสีในระยะนี้อาจก่อให้เกิดการทำงานของร่างกายผิดปกติหลังคลอดหรือมีผลในบั้นปลายของชีวิต เช่น การเกิดมะเร็ง เนื่องจากระยะที่ไวต่อรังสีที่สุดของทารกคือ 6 อาทิตย์แรกของการตั้งครรภ์ ซึ่งผู้หญิงอาจไม่ทราบถึงการตั้งครรภ์ของตน ปริมาณรังสีแม้เพียง 0.1 เกรย์ก็สามารถทำอันตรายกับทารกในระยะนี้ได้ ดังนั้น National Commission on Radiation Protection and Measurement (NCRP) ได้แนะนำให้ใช้ “กฎ10 วัน (10-day rule)” กฎนี้แนะนำว่า การวินิจฉัยซึ่งจะต้องทำการฉายรังสีบริเวณกระดูกเชิงกรานของสตรีวัยมีบุตร (11-50 ปี) ในกรณีที่ไม่ฉุกเฉิน ควรกระทำระหว่าง 10 วันแรกของการมีรอบเดือน (วันแรกที่ ประจำเดือนมาถือเป็นวันแรกของการมีรอบเดือน) และหากพบในภายหลังว่าตัวอ่อนได้รับรังสีมากกว่า 0.1 เกรย์ ในช่วงนี้ก็แนะนำให้ทำแท้ง

ผลของรังสีระยะยาว

  1. การเกิดมะเร็ง รังสีจะทำให้อุบัติการของการเกิดโรคมะเร็งสูงขึ้น แต่ไม่เพิ่มความรุนแรงของอาการที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งต่างจากอันตรายที่เกิดกับอวัยวะต่างๆ ที่ได้กล่าวมาแล้ว ความเสียหายซึ่งเกิดกับอวัยวะต่างๆต้องการปริมาณรังสีระดับหนึ่งก่อน จึงจะก่อให้เกิดอันตรายกับอวัยวะนั้นๆ ปริมาณรังสีที่ต่ำกว่านั้นจะไม่ก่อให้เกิดอาการ และปริมาณรังสีที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ความรุนแรงของอาการเพิ่มขึ้นจากการติดตามผู้ได้รับรังสีจากระเบิดปรมาณูในสงครามโลกครั้งที่ 2 พบว่ามีอุบัติการของมะเร็งในผู้ที่ได้รับรังสี 4687 ราย ในขณะที่มีอุบัติการณ์ของมะเร็งในผู้ป่วยที่ไม่ได้รับรังสี 4306 (ตารางที่ 5) โดยพบว่าผู้ที่เป็นมะเร็งจะตรวจพบมะเร็งหลังจากได้รับรังสีประมาณ 20-30 ปี ส่วนมะเร็งเม็ดเลือดขาวใช้เวลาประมาณ 7-12 ปี ผลระยะยาวของรังสี
  2. อายุสั้น การศึกษาในสัตว์ทดลองพบว่าสัตว์ที่ได้รับรังสีจะมีอายุสั้นกว่าสัตว์ที่ไม่ได้รับรังสี
  3. ผลทางกรรมพันธุ์ ถ้ามีการผ่าเหล่าเกิดขึ้นกับเซลล์สืบพันธุ์ ก็มีโอกาสเป็นไปได้ที่ความผิดปกติจะถ่ายทอดไปยังลูกหลาน โดยรังสีจะเพิ่มอุบัติการ