放射醫學與輻射安全實務 林招膨博士 國立清華大學原子科學所博士元培科技大學影像醫學所助理教授臺灣應用輻射與同位素協會理事長
自然背景輻射的劑量 輻射的天然射源 (natural sources) 包括從外太空及太陽的宇宙射線 地球上地面的放射活性物質 食入或吸入的天然放射性核種 圖 16.1 為舉例自然輻射背景的來源 增大的天然射源 (enhanced natural sources) 是源於自然的射源, 但在人類不注意或其他原因的活動中會增加曝露
宇宙輻射線 (Cosmic Radiation) 地殼的天然放射活性 (Natural Radioactivity in the Earth s Crust) 內在曝露 (Internal Exposure) 高自然背景的區域 (Areas of High Natural Background)
比較天然射源和人類活動 的輻射劑量 圖 16.5 顯示在自然背景輻射之外, 人們會曝露在人類活動產生的種種輻射源 圖 16.6 顯示美國人口於 2006 年, 總集體有效劑量 (1,870,000 person-sv), 及每人平均有效劑量 (6.2 msv) 之輻射曝露的各種來源
放射診斷 醫學診斷用 X 光的使用, 各國因健康照護的標準不同而異 表 16.1 依據 UNSCEAR 2,000, 綜括美國 英國 及其他幾個工業國家, 統計可計的放射科醫師及特殊單位 如電腦斷層 (CT) 乳房攝影 的數量 劑量 (Dose) 有效劑量 (Effective Dose) 集體有效劑量 (Collective Effective Dose)
侵入性放射學與心臟學 侵入性的螢光透視術, 指的是在螢光透視下, 來引導於體內使用或應用醫療器材的任何檢查, 包括的檢查可能為診斷性或治療性目的 過去的二十年, 美國已見證到該檢查大量的增加 過去十年, 集體有效劑量已大於兩倍之多, 使得侵入性放射學, 成為醫療輻射成長最快的領域之一 病患的輻射劑量及有效劑量 (Patient Doses and Effecive Doses) 操作人員的劑量 (Dose to Personnel)
核子醫學 核子醫學, 為使用非密封放射源 化學製造合成放射性藥物, 來診斷及治療的一門醫學專科 放射性藥物可以用來定位目標組織及器官, 雖然核醫影像的空間及解剖解析度不如放射學或磁振造影的影像, 卻更能顯示生理及代謝狀況
歷史觀點 (Historical Perspective) 有效劑量及集體有效劑量 (Effective Dose and Collective Effective Dose) 核子醫學的原理 (Principles in Nuclear Medicine) 正子放射造影 (Positron Emission Tomography, PET) 治療用放射性核種 (The Therapeutic use of Radionuclides)
兒童和孕婦的放射醫療 兒童放射性曝露 (Irradiation of Children) 孕婦放射性曝露 (Irradiation of Pregnant Women)
總結 醫療輻射集體有效劑量三個主要貢獻者為 : (1) 電腦斷層 (2) 核子醫學 ( 包含核醫心臟學 ) (3) 侵入性放射及心臟學 圖示於圖 16.14 難以計數, 成百萬的傳統放射片, 包括胸部 X 光 乳房攝影, 佔總集體有效劑量不到 10%
相關結論總結 每個人都曝露在放射線中, 其出自於穩定的天然來源 增強的天然來源和人類活動, 其中包含醫療 X 光 天然背景輻射源自於宇宙射線 地殼的地面輻射和吸入性或攝取性輻射活性 宇宙射線的強度隨高度和緯度變化 地面輻射的強度在不同地點有極大差異 用 α 粒子照射肺部組織時產生的氡和氡子核是天然輻射的最大來源
醫療放射學是產自人類活動幅射的最大來源 2006 年, 美國人口醫療輻射的集體有效劑量, 從 1980 年代, 增加約 700%, 現在幾乎等於天然背景輻射 除侵入性檢查之外, 診斷性放射學所需的輻射劑量, 不會造成確定效應, 其風險為隨機效應 ( 就是致癌和遺傳效應 )
電腦斷層掃描 (Computed Tomography) 電腦斷層掃描的應用在過去 25 年間大幅增加 2006 年, 美國電腦斷層掃描次數達六千七百萬, 其中 10% 為兒童 美國每 1 百萬人所擁有的電腦斷層掃描儀台數比其他地方高出許多, 除了日本
電腦斷層掃描儀的有效劑量和一般 X 光造影比比較, 相對來說很高, 因為較大體積的組織曝露在較高劑量的幅射中 有效劑量在不同部位有極大差異, 最低是進行頭部掃描的 2 msv, 而最高是進行胸腔或腹部掃描的 15 msv 其值在不同的掃描儀 或相同掃描儀不同部門, 有顯著地差異 源自電腦斷層掃描的有效劑量在幼童身上會比在成人身上高, 除非有特別注意調整 kv 和 mas
有效劑量和癌症 (Effective Dose and Cancer) 個人致癌風險用有效劑量來表達, 也就是受曝露之各器官及組織之等價劑量, 乘上適當的組織加權因數 (Wt) 集體有效劑量為個人有效劑量和受曝露人數之乘積 它顯示受曝露群體所承受的傷害或 不利因素 NCRP 估計, 美國民眾在 2006 年接受了 899,000 人 西弗來自於醫療輻射的集體有效劑量 ; 比之前 1980 年代的廣泛調查增加了 700%
醫療輻射產生的 不利因素, 可從集體有效劑量來推估, 推估值為每西弗有 5.5% 造成癌症的風險 ( 致命與非致命 ), 和每西弗 0.2% 造成嚴重遺傳效應的風險 不利因素 也包括生活品質之喪失和死亡 醫療輻射每年在美國可能造福半數的民眾, 但也可能造成 50,000 件癌症個案 ( 致命加非致命 ) 約 1,798 起嚴重遺傳效應
侵入性醫療 (Interventional Procedures) 過去 20 年, 目擊了醫療上高劑量 X 光透視導引的侵入性檢查之大量增加 侵入性放射及心臟學, 現在成為放射醫療迅速成長的三個領域之一 ( 另外為電腦斷層和核子醫學 ) 在放射科和心臟科的侵入性醫療行為中, 病患所接受的放射線通常比在一般診斷性放射學檢查中高出許多 NCRP 估計,2006 年, 美國總共有一千六百七十萬個侵入性檢查, 產生對應 128,394 人 西弗的集體有效劑量
長時間的侵入性檢查, 可造成個人 5-70 msv 的有效劑量 經頸靜脈肝內門脈系統靜脈分流置入術 (TIPS) 的有效劑量為其中最高的 因為接受侵入性檢查的病患, 大部分為年長, 且 或有致命性的疾病, 所以未來 20 年後, 輻射所造成癌症的危險大部份只是理論性質的 相反的, 劑量偶而高到使確定效應成為立即的問題
文獻上報導,X 光透視導引的侵入性檢查, 可能會有嚴重的皮膚傷害, 包括紅斑症與皮膚深層潰爛, 偶而組織壞死需要皮膚移植 據估計, 病人中有 1.5% 產生紅斑症, 0.25% 發展晚期皮膚傷害, 萬分之一到五萬分之一發展成嚴重晚期效應 侵入性檢查對工作人員產生的劑量, 為醫學中心常規記錄最高的, 有證據顯示, 輻射引起的白內障並非少見
核子醫學 (Nuclear Medicine) 核子醫學, 為使用非密封放射源 化學製造合成放射性藥物, 來診斷及治療的一門醫學專科 大部分核醫檢查為診斷性檢查, 治療性項目僅佔 1% 到 2% NCRP 評估美國 2006 年約有一千九百七十萬個核醫檢查, 其中四分之三, 施行於年齡大於 45 歲的病患 造成的集體有效劑量為 22,000 人 西弗, 從 1980 年代來, 成長 600%, 心臟學佔這個趨勢的大部分
UNSCEAR 評估, 美國佔世界人口的 5%, 卻佔世界核醫檢查的 50% 心臟病患常常接受多到 36 個檢查, 中位數有效劑量超過 60 msv 2009 年 Fazel 等人的調查, 結論為每年大約四百萬個 非老人之成年人, 經受的核醫心臟檢查, 導致有效劑量超過 20 msv 一般來說, 核醫檢查有三種有興趣的劑量 : 1. 標的器官劑量 (Dose to target organ) 2. 關鍵器官劑量 (Dose to the critical organ), 可能高出很多 3. 有效劑量 (Effortive dose), 決定機率效應的風險 ( 癌症及遺傳效應 )
PET 顯示生理及代謝資料, 可以跟電腦斷層的解剖資料融合 最常用 PET 的藥物是氟 -18 去氧葡萄糖 ([18F]-FDG), 強調凸顯代謝區域, 可偵測癌症的轉移 使用 [18F]-FDG 的 PET 影像, 造成有效劑量約為 11 msv 然而, 通常伴隨 CT 掃描, 依據掃描的部位大小, 使有效劑量更形增加 其他使用在腫瘤學的 PET 藥物, 可以偵測腫瘤的快速細胞增生 及缺氧區域 也有其他藥物, 測量心臟學的血流
最常用在核醫治療的, 是放射性碘 -131 治療甲狀腺機能亢進症 甲狀腺的劑量可能達數十 gray 此外, 全身劑量一般來說介於 70-150 mgy, 因同位素會在血液中循環 第二常見的核醫治療, 是甲狀腺癌的治療 在手術完全摘除腫瘤及甲狀腺後, 可給予放射性碘殺死殘餘會累積碘的癌細胞, 若已經擴散到淋巴結 肺部 或骨頭 第三常見的核種治療為治療骨轉移 放射免疫治療, 針對特殊的抗原, 注射使用碘 -131 或釔 -90 放射標化的抗體, 治療不同癌症
兒童及懷孕婦女的醫療輻射 (Medical Radiation of Children and Pregnant Women) 兒童對輻射引發惡性腫瘤的敏感度是成人的 10-15 倍 醫師和病患對於兒童的核子醫學檢查必須更小心, 尤甚診斷性 X 光, 即使兩類檢查的輻射量是差不多的 對懷孕婦女給予放射性核種, 是很少見的 基本上認為, 如果在緊急狀況, 要特別小心注意 如果牽涉放射性碘, 更需要特別注意, 因為懷孕 12 週以後, 胎兒的甲狀腺會攝取碘, 所以可以被嚴重地傷害
結論 (Summary) 醫療輻射集體有效劑量三個主要貢獻者為 : (1) 電腦斷層 (2) 核子醫學 ( 包含核醫心臟學 ) (3) 侵入性放射及心臟學 數以百萬的傳統放射片, 包括胸部 X 光 乳房攝影, 佔總集體有效劑量不到 10%
Thank you for your attention