Nuclear Science
STKC 2555

ซีเวิร์ต

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
ฝ่ายจัดการองค์ความรู้
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

      หน่วย “ซีเวิร์ต” (sievert) มีสัญลักษณ์ Sv เป็น ‘หน่วยอนุพัทธ์’ (derived unit พูดง่าย ๆ ก็คือ หน่วยที่เกิดจากการบวก ลบ คูณ หารกันของ ‘หน่วยฐาน’ หรือ base unit) ใน ‘หน่วยเอสไอ’ (International System of Units; SI) ของ ปริมาณรังสีสมมูล (dose equivalent) วัตถุประสงค์เพื่อการประเมินค่าโดยปริมาณต่อ ‘ผลทางชีวภาพ’ (biological effects) ของ รังสีชนิดก่อไอออน (ionizing radiation) ต่อเนื้อเยื่อหรืออวัยวะต่าง ๆ ของร่างกาย โดยคำนวณจาก ปริมาณรังสีดูดกลืน (absorbed dose) ซึ่งมีหน่วยวัดเป็น “เกรย์” (gray) มีสัญลักษณ์ Gy และเป็นหน่วยอนุพัทธ์ของเอสไอเช่นกัน

          หน่วยซีเวิร์ต ตั้งขึ้นตามชื่อของนักฟิสิกส์ทางการแพทย์ชาวสวีเดนชื่อ รอล์ฟ แมกซีมีเลียน ซีเวิร์ต (Rolf Maximilian Sievert) ผู้มีชื่อเสียงจากผลงานด้านการวัดปริมาณรับรังสี และงานวิจัยเกี่ยวกับผลทางชีวภาพจากการได้รับรังสี การตั้งชื่อของหน่วยตามชื่อของบุคคล ตามหลักเกณฑ์การตั้งชื่อหน่วยในภาษาอังกฤษของหน่วยเอสไอ เมื่อเป็นตัวย่อให้ใช้สัญลักษณ์ตัวแรกเขียนด้วยตัวใหญ่ คือ Sv และเมื่อเขียนเต็มให้ใช้ตัวเล็กทั้งหมดคือ sievert และเช่นเดียวกัน หน่วยเกรย์ซึ่งตั้งตามชื่อของบุคคลคือ ฮาล เกรย์ (Louis Harold Gray) ตัวย่อจึงเขียนเป็น Gy และตัวเต็มเขียนเป็น gray

Rolf Maximilian Sievert

Louis Harold Gray

ปริมาณรังสีดูดกลืนที่ถูกวัตถุใด ๆ ดูดกลืนไว้ ใช้สัญลักษณ์ D วัดในหน่วยเกรย์ ส่วนปริมาณรังสีสมมูลใช้สัญลักษณ์ H เป็นปริมาณรังสีที่มีผลทำลายเท่ากับรังสีแกมมาในปริมาณรังสีเท่ากัน

ทั้งหน่วยซีเวิร์ตและเกรย์มีนิยามกำหนดเป็นหน่วยของพลังงานเป็นจูล (J) ต่อหน่วยมวลเป็นกิโลกรัม (kg) ทั้งคู่ ดังนี้

1 เกรย์ (Gy) = 1 ซีเวิร์ต (Sv) = 1 จูล/กิโลกรัม (J / kg)

ปริมาณรังสีสมมูล (equivalent dose)
          ปริมาณรังสีสมมูล (H) ของเนื่อเยื่อใด ได้จากผลคูณของ ปริมาณรังสีดูดกลืน (D) ในหน่วยเกรย์ กับ ตัวประกอบถ่วงน้ำหนัก (weighting factor: WR) นั่นคือ

          เนื่องจาก ตัวประกอบถ่วงน้ำหนัก (อาจพบเรียกว่า ตัวประกอบเชิงคุณภาพ หรือ quality factor) แตกต่างกันไปตามชนิดของรังสี และช่วงพลังงานของรังสีนั้น ๆ ดังนั้น จึงสามารถคำนวณปริมาณรังสีสมมูลสำหรับเนื้อเยื่อใด ๆ ได้ตามสมการ

          เมื่อ      HT คือ ปริมาณรังสีสมมูลที่ดูดกลืนโดยเนื้อเยื่อ T
                    DT,R คือ ปริมาณรังสีดูดกลืนในเนื้อเยื่อ T ของรังสีชนิด R
                    WR คือ ตัวประกอบถ่วงน้ำหนัก (ดังกำหนดในตารางด้านล่าง)

ชนิดของรังสีและพลังงาน WR
อิเล็กตรอน มิวออน โฟตอน (ทุกพลังงาน) 1
โปรตอน และ ไพออนมีประจุ 2
อนุภาคแอลฟา ชิ้นส่วนการแบ่งแยกนิวเคลียส (fission fragments)
ไอออนหนัก (heavy ions)
20
นิวตรอน [เป็นฟังก์ชันของ การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (linear energy transfer) L ในหน่วย กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ / ไมโครเมตร (keV/mm)] L < 10 1
10 < L < 100 0.32 <L < 2.2
L > 100 300 / sqrt(L)

          จากตาราง เห็นได้ว่า สำหรับอนุภาคแอลฟา ปริมาณรังสีดูดกลืนขนาด 1 เกรย์ คำนวณเป็นปริมาณรังสีสมมูลได้เท่ากับ 20 ซีเวิร์ต และสำหรับอนุภาคนิวตรอน ตัวประกอบถ่วงน้ำหนักมีค่าสูงสุดเท่ากับ 30 เมื่อ L = 100 keV/?m

ปริมาณรังสียังผล (effective dose)
          ปริมาณรังสียังผล (effective dose: E) หมายถึง ผลรวมของปริมาณรังสีสมมูลหลังปรับเทียบ สภาพไว (sensitivity) ต่อรังสี ของแต่ละเนื้อเยื่อหรืออวัยวะทั่วร่างกาย กล่าวคือ เป็นค่าเฉลี่ยของเนื้อเยื่อ หรืออวัยวะทุกชนิดที่ได้รับรังสี โดยตัวประกอบถ่วงน้ำหนักรวมกันเท่ากับ 1

ชนิดของเนื้อเยื่อหรืออวัยวะ WT
(เดี่ยว)
WT
(กลุ่ม)
ไขกระดูก ลำไส้ ปอด กระเพาะอาหาร ทรวงอก เนื้อเยื่ออื่นที่เหลือ 0.12 0.72
อวัยวะสืบพันธุ์ 0.08 0.08
กระเพาะปัสสาวะ หลอดอาหาร ตับ ไทรอยด์ 0.04 0.16
ผิวกระดูก สมอง ต่อมน้ำลาย ผิวหนัง 0.01 0.04
รวม   1.00

สำหรับ สิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ตัวประกอบถ่วงน้ำหนักกำหนดขึ้นโดยเทียบเคียงกับผลต่อมนุษย์

สิ่งมีชีวิต ตัวถ่วงน้ำหนักสัมพัทธ์
ไวรัส แบคทีเรีย สัตว์เซล์เดียว 0.03 – 0.0003
แมลง 0.1 – 0.002
หอย 0.06 – 0.006
พืช 2 – 0.02
ปลา 0.75 – 0.03
สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ 0.4 – 0.14
สัตว์เลื้อยคลาน 1 – 0.075
นก 0.6 – 0.15

          อนึ่ง ปริมาณรังสีสมมูลมีหน่วยเดิมคือ เร็ม (rem) ซึ่งยังคงใช้อยู่ในสหรัฐอเมริกา โดย 1 ซีเวิร์ต เท่ากับ 100 เร็ม และเนื่องจากซีเวิร์ตเป็นหน่วยขนาดใหญ่ จึงมักพบเห็นหน่วยในขนาด 1 ใน 1,000 ของซีเวิร์ต ซึ่งก็คือ มิลลิซีเวิร์ต (millisievert หรือ mSv) หรือ 1 ใน 1,000,000 ของซีเวิร์ต ซึ่งก็คือ ไมโครซีเวิร์ต (microsievert หรือ ?Sv) ดังนั้น จึงสามารถเปรียบเทียบระหว่างสองหน่วยได้ดังนี้

1 เร็ม
= 0.01 ซีเวิร์ต
= 10 มิลลิซีเวิร์ต
1 มิลลิเร็ม
= 0.01 มิลลิซีเวิร์ต
= 10 ไมโครซีเวิร์ต
1 ซีเวิร์ต
= 100 เร็ม
1 มิลลิซีเวิร์ต
= 100 มิลลิเร็ม
= 0.1 เร็ม
1 ไมโครซีเวิร์ต
= 0.1 มิลลิเร็ม

          นอกจากนี้ กรณีที่ได้รับรังสีต่อเนื่องก็อาจพบเห็นหน่วยอนุพัทธ์เทียบกับเวลา คือ มิลลิซีเวิร์ต / ชั่วโมง (mSv/h) ด้วยเช่นกัน

          ต่อไปนี้คือ อาการป่วยบ่งชี้ (symptom benchmarks) จากการได้รับรังสีเฉียบพลัน (acute) ภายใน 1 วัน

  • 0 – 0.25 ซีเวิร์ต (0 – 250 มิลลิซีเวิร์ต) ไม่มีอาการ
  • 0.25 – 1 ซีเวิร์ต (250 – 1000 มิลลิซีเวิร์ต) บางคนอาจวิงเวียนศีรษะ และไม่อยากอาหาร มีการทำลาย ไขกระดูก ปุ่มน้ำเหลือง (lymph nodes) ม้าม
  • 1 – 3 ซีเวิร์ต (1000 – 3000 มิลลิซีเวิร์ต) วิงเวียนศีรษะปานกลางถึงรุนแรง ไม่อยากอาหาร ติดเชื้อ การทำลายไขกระดูก ปุ่มน้ำเหลือง และ ม้าม รุนแรงขึ้น การฟื้นตัวเป็นไปได้ แต่รับประกันไม่ได้
  • 3 – 6 ซีเวิร์ต (3000 – 6000 มิลลิซีเวิร์ต) วิงเวียนศีรษะอย่างรุนแรง ไม่อยากอาหาร หากไม่ได้รับการรักษาจะเกิดอาการตกเลือด (hemorrhaging) ติดเชื้อ ท้องร่วง ผิวหนังลอก เป็นหมัน ถึงแก่ความตายได้
  • เกินกว่า 10 ซีเวิร์ต (10000 มิลลิซีเวิร์ต) ทุพพลภาพ และ ถึงแก่ความตาย
โพสต์เมื่อ : 7 กันยายน 2555