บทคัดย่อ

เมื่อนิวไคลด์กัมมันตรังสี (Radionuclides) เข้าสู่ร่างกายผ่านการสูดหายใจ การรับประทาน บาดแผล หรือการฉีดเข้าสู่กระแสเลือด นิวไคลด์เหล่านั้นไม่ได้เคลื่อนที่ไปยังอวัยวะต่าง ๆ เนื่องจากสมบัติความเป็นกัมมันตรังสีโดยตรง แต่ร่างกายปฏิบัติต่อนิวไคลด์กัมมันตรังสีเช่นเดียวกับธาตุหรือสารประกอบทางเคมีชนิดเดียวกันที่ไม่เป็นกัมมันตรังสี การกระจายตัวจึงขึ้นอยู่กับสมบัติทางเคมี รูปแบบสารประกอบ ประจุไอออน ความสามารถในการละลาย การจับกับโปรตีน ตัวขนส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ กระบวนการเมแทบอลิซึม และช่องทางที่สารเข้าสู่ร่างกาย

ดังนั้น คำว่า “นิวไคลด์กัมมันตรังสีชอบไปสะสมในอวัยวะใด” เป็นภาษาสื่อสารที่เข้าใจง่าย แต่ในทางวิชาการควรใช้ว่า นิวไคลด์กัมมันตรังสีมีการรับเข้า การกระจาย การคงอยู่ หรือการสะสมเด่นในอวัยวะหรือเนื้อเยื่อบางชนิด ตามพฤติกรรมทางชีวจลนศาสตร์ (Biokinetics) ของธาตุและสารประกอบนั้น แบบจำลองของคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยการป้องกันรังสี (International Commission on Radiological Protection: ICRP) จึงพิจารณาทั้งการดูดซึมเข้าสู่เลือด การเคลื่อนย้ายระหว่างอวัยวะ การคงอยู่ และการขับออกตามเวลา มิได้ถือว่านิวไคลด์หนึ่งชนิดอยู่ในอวัยวะเพียงแห่งเดียว

1. ร่างกายไม่สามารถแยกไอโซโทปกัมมันตรังสีออกจากไอโซโทปเสถียรด้วยกระบวนการทางเคมีทั่วไป

ไอโซโทปของธาตุเดียวกันมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน จึงมีโครงสร้างอิเล็กตรอนและสมบัติทางเคมีเกือบเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น ไอโอดีน-127 ซึ่งเป็นไอโซโทปเสถียร และไอโอดีน-131 ซึ่งเป็นไอโซโทปกัมมันตรังสี ต่างมีพฤติกรรมทางเคมีในรูปไอโอไดด์ใกล้เคียงกัน ต่อมไทรอยด์จึงสามารถรับไอโอดีน-131 ผ่านตัวขนส่งไอโอไดด์ได้เช่นเดียวกับไอโอดีนเสถียร

ในลักษณะเดียวกัน สตรอนเชียมมีพฤติกรรมคล้ายแคลเซียม ซีเซียมมีพฤติกรรมคล้ายโพแทสเซียม และทริเทียมในรูปน้ำทริเทียมมีพฤติกรรมใกล้เคียงน้ำธรรมดา ด้วยเหตุนี้ ตำแหน่งการกระจายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสีจึงถูกกำหนดโดย ชีวเคมีของธาตุ มากกว่าชนิดรังสีที่ปล่อยออกมา

ชนิดรังสีและพลังงานมีผลต่อปริมาณรังสีที่เนื้อเยื่อได้รับ แต่โดยทั่วไปไม่ได้เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดว่านิวไคลด์จะเคลื่อนที่ไปยังอวัยวะใด แบบจำลองปริมาณรังสีภายในจึงต้องคำนวณกัมมันตภาพรังสีที่สะสมตามเวลาในบริเวณต้นกำเนิดรังสี (Source Region) และพลังงานที่ถ่ายเทไปยังอวัยวะเป้าหมาย (Target Region) แยกจากกัน

2. ปัจจัยที่กำหนดการสะสมและการคงอยู่ในอวัยวะ

2.1 รูปแบบทางเคมีของนิวไคลด์กัมมันตรังสี

นิวไคลด์ชนิดเดียวกันอาจมีพฤติกรรมในร่างกายแตกต่างกันมากเมื่ออยู่ในสารประกอบต่างกัน ตัวอย่างเช่น สารประกอบยูเรเนียมที่ละลายน้ำได้สามารถดูดซึมเข้าสู่เลือดและผ่านไปยังไตได้รวดเร็ว ขณะที่สารประกอบยูเรเนียมที่ละลายยากอาจคงอยู่ในระบบทางเดินหายใจหลังการสูดหายใจเป็นเวลานาน

พลูโทเนียมและอะเมริเซียมในรูปอนุภาคที่ละลายช้าอาจคงอยู่ในปอด แต่ส่วนที่ละลายและเข้าสู่เลือดจะเคลื่อนย้ายไปยังตับและโครงกระดูก ดังนั้น การกล่าวว่าพลูโทเนียม “สะสมในปอด” หรือ “สะสมในกระดูก” ต้องระบุรูปแบบสารประกอบและช่องทางการรับเข้าด้วย แบบจำลอง ICRP จึงให้ค่าพารามิเตอร์แตกต่างกันตามรูปแบบการละลายและรูปแบบทางเคมีที่พบในสถานที่ทำงาน

2.2 การเลียนแบบธาตุที่ร่างกายต้องใช้

ธาตุบางชนิดมีรัศมีไอออน ประจุ หรือสมบัติทางเคมีใกล้เคียงธาตุที่จำเป็นต่อร่างกาย จึงถูกนำเข้าสู่เส้นทางเมแทบอลิซึมเดียวกัน เช่น

สตรอนเชียมและเรเดียมมีพฤติกรรมบางประการคล้ายแคลเซียม จึงสามารถเข้าสู่แร่ธาตุของกระดูก
ซีเซียมมีพฤติกรรมคล้ายโพแทสเซียม จึงกระจายในของเหลวภายในเซลล์และเนื้อเยื่ออ่อน
ไอโอดีนกัมมันตรังสีเข้าสู่กระบวนการสร้างฮอร์โมนไทรอยด์
เหล็ก-59 เข้าสู่ระบบขนส่งและสะสมธาตุเหล็ก ซึ่งเกี่ยวข้องกับเลือด ไขกระดูก ตับ และม้าม

ICRP ใช้แบบจำลองจำเพาะของแต่ละธาตุเพื่ออธิบายการรับเข้า การถ่ายโอนระหว่างอวัยวะ และการขับออก ไม่ได้ใช้แบบจำลองเดียวกับนิวไคลด์ทุกชนิด

2.3 การจับกับโปรตีนและองค์ประกอบของเซลล์

ไอออนโลหะและสารประกอบบางชนิดจับกับโปรตีนในพลาสมา โปรตีนสะสมโลหะ หรือองค์ประกอบบนผิวเซลล์ได้ ตัวอย่างเช่น เหล็กจับกับทรานส์เฟอร์ริน (Transferrin) ในเลือดและถูกนำไปใช้ในการสร้างฮีโมโกลบิน พลูโทเนียมและอะเมริเซียมอาจจับกับโปรตีนและไปคงอยู่ในตับหรือบนผิวกระดูก

การจับกับโมเลกุลชีวภาพทำให้การคงอยู่ในอวัยวะนานขึ้น และอาจทำให้ครึ่งชีวิตทางชีวภาพยาวกว่าการคงอยู่ของสารที่ละลายและขับออกได้ง่าย

2.4 ช่องทางที่เข้าสู่ร่างกาย

นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่รับประทานเข้าไปต้องผ่านทางเดินอาหารก่อน ส่วนที่ไม่ถูกดูดซึมจะถูกขับออกทางอุจจาระ ขณะที่ส่วนที่ดูดซึมเข้าสู่เลือดจึงกระจายไปยังอวัยวะต่าง ๆ

นิวไคลด์ที่ถูกสูดหายใจอาจตกสะสมในจมูก หลอดลม หรือถุงลมปอดตามขนาดอนุภาค รูปร่าง ความหนาแน่น และลักษณะการหายใจ ส่วนที่ละลายได้อาจเข้าสู่กระแสเลือด ขณะที่อนุภาคที่ละลายช้าอาจคงอยู่ในปอดหรือถูกเคลื่อนย้ายไปยังต่อมน้ำเหลือง ระบบการประเมินของ ICRP จึงใช้ทั้งแบบจำลองทางเดินหายใจ แบบจำลองทางเดินอาหาร และแบบจำลองชีวจลนศาสตร์เชิงระบบร่วมกัน

2.5 การขับออกและการหมุนเวียนกลับ

ไต ตับ และทางเดินอาหารมีบทบาทสำคัญในการขับนิวไคลด์ออกจากร่างกาย นิวไคลด์ที่ละลายน้ำได้อาจถูกกรองผ่านไตและขับออกทางปัสสาวะ ส่วนสารที่ขับผ่านน้ำดีอาจกลับเข้าสู่ลำไส้ และบางส่วนอาจถูกดูดซึมกลับ เกิดการหมุนเวียนระหว่างตับกับลำไส้ (Enterohepatic Circulation)

ด้วยเหตุนี้ กัมมันตภาพรังสีในอวัยวะหนึ่งอาจลดลงไม่เป็นเส้นตรง และอาจมีการถ่ายโอนระหว่างหลายอวัยวะก่อนถูกขับออก

3. ต่อมไทรอยด์กับไอโอดีนกัมมันตรังสี

ต่อมไทรอยด์ใช้ไอโอดีนเป็นองค์ประกอบสำคัญของฮอร์โมนไทรอกซินและไตรไอโอโดไทโรนีน เซลล์ฟอลลิคูลาร์ของต่อมไทรอยด์มีตัวขนส่งโซเดียม–ไอโอไดด์ซิมพอร์เตอร์ (Sodium–Iodide Symporter: NIS) ทำหน้าที่นำไอโอไดด์จากเลือดเข้าสู่เซลล์ จากนั้นไอโอดีนจะถูกนำไปสร้างสารประกอบอินทรีย์และฮอร์โมนไทรอยด์

ดังนั้น ไอโอดีน-123 ไอโอดีน-125 ไอโอดีน-129 และไอโอดีน-131 จึงสามารถถูกต่อมไทรอยด์รับเข้าได้เช่นเดียวกับไอโอดีนเสถียร ความแตกต่างระหว่างนิวไคลด์เหล่านี้อยู่ที่ครึ่งชีวิต โหมดการสลาย และพลังงานรังสี มิใช่กลไกการรับเข้าสู่ต่อมไทรอยด์

ไอโอดีน-131 ปล่อยรังสีบีตาและรังสีแกมมา รังสีบีตาจึงสามารถฝากพลังงานภายในเนื้อเยื่อไทรอยด์โดยตรง ส่วนไอโอดีน-123 มีครึ่งชีวิตสั้นและปล่อยโฟตอนที่เหมาะสมกับการสร้างภาพ จึงนิยมใช้เพื่อการวินิจฉัย ขณะที่ไอโอดีน-129 มีครึ่งชีวิตยาวมากและมีความสำคัญในการประเมินผลกระทบระยะยาว การประเมินปริมาณรังสีต่อไทรอยด์ต้องพิจารณาอายุ มวลต่อมไทรอยด์ อัตราการรับไอโอดีน และระดับไอโอดีนในอาหารร่วมด้วย

4. ซีเซียมและโพแทสเซียมกับเนื้อเยื่ออ่อนและกล้ามเนื้อ

โพแทสเซียมเป็นไอออนหลักภายในเซลล์ ร่างกายจึงมีกลไกควบคุมการกระจายโพแทสเซียมระหว่างเลือดและเซลล์อย่างต่อเนื่อง โพแทสเซียม-42 จึงกระจายตามระบบโพแทสเซียมของร่างกาย โดยมีสัดส่วนมากในกล้ามเนื้อเนื่องจากกล้ามเนื้อเป็นเนื้อเยื่อที่มีมวลมากและมีโพแทสเซียมภายในเซลล์สูง

ซีเซียมเป็นโลหะแอลคาไลเช่นเดียวกับโพแทสเซียม และมีพฤติกรรมทางชีวภาพบางประการคล้ายโพแทสเซียม ซีเซียม-134 และซีเซียม-137 จึงกระจายในเนื้อเยื่ออ่อนทั่วร่างกาย มิได้มุ่งสะสมจำเพาะในกล้ามเนื้อ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกล้ามเนื้อมีมวลรวมมาก จึงอาจมีกัมมันตภาพรังสีรวมจากซีเซียมสูงกว่าหลายอวัยวะ

ดังนั้น คำอธิบายที่ถูกต้องคือ ซีเซียมมี การกระจายทั่วเนื้อเยื่ออ่อน โดยมีสัดส่วนรวมมากในกล้ามเนื้อ มากกว่าการกล่าวว่า “ซีเซียมสะสมเฉพาะในกล้ามเนื้อ” แบบจำลอง ICRP แยกการถ่ายโอนระหว่างเลือด เนื้อเยื่อ และการขับออกตามเวลาเพื่อคำนวณปริมาณรังสีสะสมในอวัยวะต่าง ๆ

5. ทริเทียมกับน้ำในร่างกาย

ทริเทียม หรือไฮโดรเจน-3 (Tritium or Hydrogen-3) สามารถอยู่ในรูปก๊าซไฮโดรเจน น้ำทริเทียม หรือสารอินทรีย์ที่มีทริเทียมเป็นองค์ประกอบ รูปแบบที่สำคัญต่อปริมาณรังสีภายในคือ น้ำทริเทียม (Tritiated Water) เนื่องจากสามารถผสมกับน้ำธรรมดาและกระจายผ่านช่องว่างของเหลวทั่วร่างกายได้อย่างรวดเร็ว

เนื่องจากน้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญของเลือด กล้ามเนื้อ อวัยวะ และของเหลวภายในเซลล์ ทริเทียมในรูปน้ำจึงไม่ได้สะสมจำเพาะในอวัยวะใด แต่มีการกระจายค่อนข้างทั่วร่างกาย ส่วนทริเทียมที่รวมอยู่ในโมเลกุลอินทรีย์อาจคงอยู่ในเนื้อเยื่อนานขึ้นตามอัตราการหมุนเวียนของสารอินทรีย์นั้น

การจัดทริเทียมไว้ในหัวข้อ “เนื้อเยื่ออ่อน กล้ามเนื้อ และน้ำในร่างกาย” จึงเหมาะสมกว่าการจัดเป็นนิวไคลด์สะสมในกล้ามเนื้อโดยตรง ICRP Publication 134 ครอบคลุมแบบจำลองและข้อมูลการรับเข้าสำหรับไฮโดรเจนและธาตุเบาหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับการประเมินปริมาณรังสีภายใน

6. คาร์บอน-14 กับสารอินทรีย์ทั่วร่างกาย

คาร์บอนเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และกรดนิวคลีอิก คาร์บอน-14 จึงอาจเข้าสู่เส้นทางเมแทบอลิซึมของสารอินทรีย์ได้ โดยรูปแบบการกระจายขึ้นอยู่กับสารประกอบที่นำคาร์บอน-14 เข้าสู่ร่างกาย

หากอยู่ในรูปคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอน-14 อาจแลกเปลี่ยนกับระบบไบคาร์บอเนตและถูกขับออกทางลมหายใจได้ค่อนข้างรวดเร็ว แต่หากรวมอยู่ในสารอินทรีย์ อาจถูกนำไปสร้างเนื้อเยื่อหรือเข้าสู่กระบวนการเมแทบอลิซึมของเซลล์ การคงอยู่จึงมีได้หลายช่วงเวลา ตั้งแต่การหมุนเวียนรวดเร็วจนถึงการรวมอยู่ในองค์ประกอบชีวภาพที่มีอายุยาวกว่า

ดังนั้น คาร์บอน-14 ควรอธิบายว่าเกี่ยวข้องกับ สารอินทรีย์และเนื้อเยื่อทั่วร่างกาย มากกว่าจะระบุอวัยวะสะสมจำเพาะเพียงแห่งเดียว

7. กระดูกกับสตรอนเชียม เรเดียม แคลเซียม และแอกทิไนด์

7.1 สตรอนเชียมและเรเดียม

แคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลักของผลึกไฮดรอกซีอะพาไทต์ในกระดูก สตรอนเชียมและเรเดียมเป็นธาตุในกลุ่มแอลคาไลน์เอิร์ท มีประจุไอออนโดยทั่วไปเป็น $2+$ 2+ และมีสมบัติทางเคมีบางประการคล้ายแคลเซียม จึงสามารถเข้าแทนที่แคลเซียมบางส่วนในแร่ธาตุของกระดูกได้

สตรอนเชียม-90 จึงสามารถคงอยู่ในโครงกระดูกและปล่อยรังสีบีตา เมื่อสลายตัวจะเกิดอิตเทรียม-90 ซึ่งปล่อยรังสีบีตาพลังงานสูงกว่า ทำให้ทั้งผิวกระดูกและไขกระดูกที่อยู่ใกล้เคียงอาจได้รับปริมาณรังสี

เรเดียม-226 มีพฤติกรรมคล้ายแคลเซียมในบางกระบวนการและสามารถสะสมในกระดูกได้ เมื่อปล่อยรังสีแอลฟา พลังงานจะถูกฝากในระยะสั้นใกล้ตำแหน่งที่นิวไคลด์คงอยู่ แบบจำลอง ICRP จึงให้ความสำคัญกับการกระจายระหว่างพื้นผิวกระดูก ปริมาตรกระดูก และไขกระดูก

7.2 พลูโทเนียมและอะเมริเซียม

พลูโทเนียมและอะเมริเซียมไม่ได้เลียนแบบแคลเซียมโดยตรงเหมือนสตรอนเชียม แต่เมื่อเข้าสู่กระแสเลือดสามารถจับกับโปรตีนและไปคงอยู่บนผิวกระดูกหรือในตับได้เป็นเวลานาน นิวไคลด์เหล่านี้เป็นตัวปล่อยรังสีแอลฟา จึงมีความสำคัญต่อปริมาณรังสีเฉพาะที่บริเวณผิวกระดูกและเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียง

การจัดพลูโทเนียม-239 และอะเมริเซียม-241 ไว้ทั้งในหมวดตับและกระดูกจึงมีเหตุผล แต่ต้องเข้าใจว่าเป็นการกระจายระหว่างหลายบริเวณ ไม่ใช่การสะสมในอวัยวะเดียว ICRP Publication 141 จัดทำแบบจำลองชีวจลนศาสตร์และข้อมูลการประเมินปริมาณรังสีสำหรับพลูโทเนียม อะเมริเซียม และธาตุแอกทิไนด์อื่นโดยเฉพาะ

7.3 ฟอสฟอรัส แบเรียม และสังกะสี

ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบของกระดูก กรดนิวคลีอิก และสารประกอบพลังงานภายในเซลล์ ฟอสฟอรัส-32 จึงเกี่ยวข้องทั้งกับกระดูกและเนื้อเยื่อที่มีการสร้างเซลล์หรือเมแทบอลิซึมสูง ไม่ควรตีความว่าเป็นนิวไคลด์สะสมเฉพาะในกระดูก

แบเรียมอยู่ในกลุ่มแอลคาไลน์เอิร์ทและอาจมีพฤติกรรมบางส่วนสัมพันธ์กับกระดูก แต่การดูดซึมและการคงอยู่ขึ้นอยู่กับรูปแบบสารประกอบ ส่วนสังกะสีเป็นธาตุรองที่ใช้ในเอนไซม์จำนวนมาก จึงกระจายในหลายอวัยวะ รวมถึงกล้ามเนื้อ ตับ ตับอ่อน และกระดูก การแสดงสังกะสี-65 ในหมวดกระดูกจึงควรระบุว่าเป็นเพียงหนึ่งในเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้อง มิใช่ตำแหน่งสะสมจำเพาะ

8. ปอดกับเรดอนและอนุภาคกัมมันตรังสีจากการสูดหายใจ

8.1 เรดอนและผลิตผลการสลาย

เรดอน-222 เป็นก๊าซมีตระกูล จึงไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีหรือสะสมในเนื้อเยื่ออย่างเด่นชัด อย่างไรก็ตาม เมื่อเรดอนสลายตัวจะเกิดผลิตผลการสลายที่เป็นของแข็ง เช่น พอโลเนียม ตะกั่ว และบิสมัท นิวไคลด์ลูกเหล่านี้สามารถเกาะกับละอองในอากาศและตกสะสมบนเยื่อบุทางเดินหายใจ

ดังนั้น ปริมาณรังสีต่อปอดจากเรดอนเกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจาก ผลิตผลการสลายอายุสั้นของเรดอน ซึ่งปล่อยรังสีแอลฟาใกล้เซลล์เยื่อบุหลอดลม มากกว่าจากก๊าซเรดอนที่คงอยู่ในปอดโดยตรง

8.2 ยูเรเนียม พลูโทเนียม และอะเมริเซียม

เมื่อสูดหายใจอนุภาคที่มียูเรเนียม พลูโทเนียม หรืออะเมริเซียม ตำแหน่งการตกสะสมขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคและรูปแบบการหายใจ อนุภาคขนาดใหญ่มีแนวโน้มตกสะสมในทางเดินหายใจส่วนต้น ส่วนอนุภาคขนาดเล็กสามารถเข้าสู่หลอดลมส่วนปลายและถุงลมปอดได้

ความสามารถในการละลายเป็นปัจจัยสำคัญ อนุภาคที่ละลายเร็วอาจถูกดูดซึมเข้าสู่เลือดและเคลื่อนย้ายไปยังไต ตับ หรือกระดูก ส่วนอนุภาคที่ละลายช้าอาจคงอยู่ในปอดเป็นเวลานาน ทำให้ปอดได้รับปริมาณรังสีต่อเนื่อง แบบจำลองทางเดินหายใจของ ICRP จึงแยกการตกสะสม การกำจัดเชิงกล การละลาย และการดูดซึมเข้าสู่เลือดออกจากกัน

8.3 คริปทอน-85

คริปทอน-85 เป็นก๊าซมีตระกูลและไม่ค่อยจับกับเนื้อเยื่อ จึงไม่ควรอธิบายว่าเป็นนิวไคลด์สะสมจำเพาะในปอด เมื่อสูดหายใจเข้าไป ก๊าซส่วนใหญ่จะถูกหายใจออก การได้รับรังสีอาจเกิดขึ้นขณะก๊าซอยู่ในอากาศรอบตัวหรืออยู่ชั่วคราวในปอดและร่างกาย

ดังนั้น การจัดคริปทอน-85 ไว้ในหมวดปอดควรตีความว่าเกี่ยวข้องกับ เส้นทางการสูดหายใจและการอยู่ในบรรยากาศก๊าซ ไม่ใช่การสะสมระยะยาวในเนื้อปอด

9. ตับกับทอง พลูโทเนียม อะเมริเซียม เหล็ก และโคบอลต์

ตับได้รับเลือดจากทั้งระบบไหลเวียนทั่วไปและหลอดเลือดพอร์ทัลจากทางเดินอาหาร จึงเป็นอวัยวะสำคัญในการรับสารที่ดูดซึมจากลำไส้ การเมแทบอลิซึม การจับกับโปรตีน และการกำจัดสารออกทางน้ำดี

ทอง-198 ในรูปคอลลอยด์อาจถูกเซลล์ของระบบฟาโกไซต์จับและนำไปยังตับหรือม้ามได้ จึงมีการกระจายต่างจากทอง-198 ในรูปสารละลายหรือสารประกอบอื่น

พลูโทเนียมและอะเมริเซียมที่เข้าสู่เลือดสามารถคงอยู่ในตับและโครงกระดูกเป็นเวลานาน เนื่องจากจับกับโปรตีนและองค์ประกอบของเนื้อเยื่อ ส่วนเหล็ก-59 เกี่ยวข้องกับระบบหมุนเวียนธาตุเหล็ก ตับทำหน้าที่สะสมเหล็กและสร้างโปรตีนหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งและเมแทบอลิซึมของเหล็ก

โคบอลต์เป็นส่วนประกอบของวิตามินบี 12 แต่การกระจายของโคบอลต์กัมมันตรังสีขึ้นอยู่กับรูปแบบทางเคมี โคบอลต์อิสระและโคบอลต์ที่อยู่ในโมเลกุลชีวภาพอาจมีพฤติกรรมต่างกัน จึงไม่ควรระบุว่าโคบอลต์-60 สะสมจำเพาะในตับเพียงแห่งเดียว ข้อมูลการรับเข้าและชีวจลนศาสตร์ของเหล็กและโคบอลต์รวมอยู่ใน ICRP Publication 134

10. ม้าม ระบบเลือด และเหล็ก-59

ม้ามทำหน้าที่กรองเลือด กำจัดเม็ดเลือดแดงที่หมดอายุ และมีบทบาทในระบบภูมิคุ้มกัน เหล็กจากฮีโมโกลบินที่ถูกสลายสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ผ่านระบบเซลล์ฟาโกไซต์ในม้าม ตับ และไขกระดูก

เหล็ก-59 จึงอาจพบในเลือด เม็ดเลือดแดง ไขกระดูก ตับ และม้ามตามช่วงเวลาหลังรับเข้าสู่ร่างกาย ช่วงแรกอาจอยู่ในพลาสมาโดยจับกับทรานส์เฟอร์ริน จากนั้นถูกนำไปยังไขกระดูกเพื่อสร้างฮีโมโกลบิน และภายหลังเข้าสู่เม็ดเลือดแดง

ดังนั้น การใช้หัวข้อ “ม้าม/ระบบเลือด/เนื้อเยื่ออื่น” มีความเหมาะสมกว่าการระบุว่าเหล็ก-59 สะสมในม้ามโดยตรงเพียงแห่งเดียว

11. โพลอเนียม-210 กับตับ ไต ม้าม และเนื้อเยื่อหลายชนิด

โพลอเนียม-210 เป็นตัวปล่อยรังสีแอลฟาที่มีพลังงานสูงและมีระยะทางในเนื้อเยื่อสั้น หลังเข้าสู่กระแสเลือดสามารถกระจายไปยังตับ ไต ม้าม ไขกระดูก และเนื้อเยื่ออื่นได้ การกระจายขึ้นอยู่กับรูปแบบทางเคมีและการจับกับองค์ประกอบของเลือดหรือเนื้อเยื่อ

เนื่องจากรังสีแอลฟาฝากพลังงานในระยะสั้นมาก อวัยวะที่มีโพลอเนียมคงอยู่จึงอาจได้รับปริมาณรังสีเฉพาะที่สูง แม้ว่ากัมมันตภาพรังสีรวมในร่างกายจะมีปริมาณไม่มาก การแสดงโพลอเนียม-210 ใต้หัวข้อม้ามจึงควรมีคำอธิบายว่าไม่ได้จำเพาะต่อม้าม แต่กระจายไปยังหลายอวัยวะ

12. ไตกับยูเรเนียมและรูทีเนียม

12.1 ยูเรเนียม

ยูเรเนียมมีอันตรายสองมิติ ได้แก่ อันตรายจากการแผ่รังสีและความเป็นพิษทางเคมี เมื่อสารประกอบยูเรเนียมที่ละลายได้เข้าสู่เลือด ยูเรเนียมส่วนหนึ่งจะถูกกรองผ่านไต ไตจึงเป็นอวัยวะสำคัญต่อความเป็นพิษทางเคมี โดยเฉพาะต่อท่อไตส่วนต้น

ส่วนที่ไม่ถูกขับออกทันทีอาจกระจายไปยังกระดูก ตับ และเนื้อเยื่ออื่น พฤติกรรมของยูเรเนียมจึงแตกต่างกันตามรูปแบบสารประกอบ ความสามารถในการละลาย และช่องทางการรับเข้า การจัดยูเรเนียมไว้ทั้งในหัวข้อปอด ไต และกระดูกจึงสมเหตุสมผล หากอธิบายว่าปอดเกี่ยวข้องกับการสูดหายใจ ไตเกี่ยวข้องกับการกำจัดและพิษทางเคมี และกระดูกเกี่ยวข้องกับการคงอยู่เชิงระบบ

12.2 รูทีเนียม-106

รูทีเนียมสามารถอยู่ในรูปออกซิเดชันและสารประกอบหลายชนิด ทำให้การดูดซึมและการกระจายแตกต่างกัน การคงอยู่ในไต ตับ หรือเนื้อเยื่ออื่นขึ้นอยู่กับรูปแบบทางเคมีและช่องทางการรับเข้า จึงไม่ควรตีความว่ารูทีเนียม-106 เป็นนิวไคลด์ที่มุ่งสะสมเฉพาะในไต

การระบุไตเป็นอวัยวะที่เกี่ยวข้องควรใช้เพื่อแสดงว่ารูทีเนียมบางส่วนอาจผ่านระบบขับถ่ายทางไตหรือทำให้ไตได้รับปริมาณรังสีภายใต้รูปแบบทางเคมีบางชนิด

13. ผิวหนังกับกำมะถัน-35 และฟอสฟอรัส-32

การจัดกำมะถัน-35 และฟอสฟอรัส-32 ไว้ในหัวข้อผิวหนังควรตีความในบริบทของ การเปรอะเปื้อนภายนอก (External Contamination) มากกว่าการสะสมภายในผิวหนัง

นิวไคลด์ทั้งสองปล่อยรังสีบีตา เมื่อวัสดุกัมมันตรังสีติดบนผิวหนัง รังสีบีตาสามารถฝากพลังงานในชั้นผิวหนังและเนื้อเยื่อใต้ผิวได้ ความรุนแรงขึ้นอยู่กับพลังงานบีตา กัมมันตภาพรังสีต่อพื้นที่ ระยะเวลาที่ติดอยู่บนผิวหนัง และการมีเสื้อผ้าหรือวัสดุป้องกัน

หากกำมะถัน-35 หรือฟอสฟอรัส-32เข้าสู่ร่างกาย พฤติกรรมจะเปลี่ยนไปตามชีวเคมีของกำมะถันและฟอสฟอรัส โดยอาจกระจายเข้าสู่โปรตีน กรดอะมิโน ฟอสเฟต กรดนิวคลีอิก และเนื้อเยื่อหลายชนิด ดังนั้น ผิวหนังไม่ใช่อวัยวะสะสมจำเพาะของนิวไคลด์ทั้งสอง

14. อวัยวะสืบพันธุ์ไม่ได้เป็นอวัยวะที่นิวไคลด์ในภาพทุกชนิดมุ่งสะสม

รังไข่และอวัยวะสืบพันธุ์เป็นเนื้อเยื่อที่มีความสำคัญในการประเมินปริมาณรังสี แต่การได้รับปริมาณรังสีไม่จำเป็นต้องเกิดจากการสะสมของนิวไคลด์ในรังไข่โดยตรง

อวัยวะสืบพันธุ์อาจได้รับพลังงานจากรังสีแกมมาหรือรังสีเอกซ์ที่ปล่อยจากนิวไคลด์ในตับ กระดูก กระเพาะปัสสาวะ ลำไส้ หรืออวัยวะอื่น รังสีที่มีอำนาจทะลุผ่านสูงสามารถถ่ายเทพลังงานข้ามระยะทางภายในร่างกายได้ ในทางตรงกันข้าม รังสีแอลฟาและรังสีบีตาพลังงานต่ำมักฝากพลังงานใกล้บริเวณต้นกำเนิด

ด้วยเหตุนี้ การประเมินปริมาณรังสีต่ออวัยวะสืบพันธุ์ต้องทราบว่า

นิวไคลด์อยู่ในอวัยวะต้นกำเนิดใด
มีการสลายกี่ครั้งตลอดช่วงเวลาที่คงอยู่
ปล่อยรังสีชนิดใดและมีพลังงานเท่าใด
พลังงานส่วนใดถ่ายเทมาถึงอวัยวะสืบพันธุ์
อวัยวะต้นกำเนิดและอวัยวะเป้าหมายอยู่ห่างกันเพียงใด

กรอบการคำนวณของ ICRP ใช้ค่าการดูดกลืนจำเพาะ (Specific Absorbed Fraction) เพื่ออธิบายสัดส่วนพลังงานที่ปล่อยในบริเวณต้นกำเนิดและถูกดูดกลืนในอวัยวะเป้าหมาย

15. ครึ่งชีวิตทางกายภาพไม่ใช่ตัวกำหนดระยะเวลาคงอยู่ในร่างกายเพียงอย่างเดียว

ครึ่งชีวิตทางกายภาพ (Physical Half-life) เป็นสมบัติของนิวเคลียสและบอกระยะเวลาที่กัมมันตภาพรังสีลดลงครึ่งหนึ่งจากการสลายทางนิวเคลียร์ ฐานข้อมูล NuDat ให้ข้อมูลครึ่งชีวิต โหมดการสลาย พลังงาน และความเข้มของรังสีจากข้อมูลนิวเคลียร์ที่ผ่านการประเมิน

อย่างไรก็ตาม นิวไคลด์ภายในร่างกายลดลงทั้งจากการสลายทางกายภาพและการขับออกทางชีวภาพ จึงใช้แนวคิดครึ่งชีวิตยังผล (Effective Half-life) $\frac{1}{T_{\mathrm{eff}}} = \frac{1}{T_{\mathrm{p}}} + \frac{1}{T_{\mathrm{b}}}$ Teff1=Tp1+Tb1

โดยที่

$T_{\mathrm{eff}}$ Teff คือครึ่งชีวิตยังผล
$T_{\mathrm{p}}$ Tp คือครึ่งชีวิตทางกายภาพ
$T_{\mathrm{b}}$ Tb คือครึ่งชีวิตทางชีวภาพ

จึงเขียนได้ว่า $T_{\mathrm{eff}} = \frac{T_{\mathrm{p}}T_{\mathrm{b}}} {T_{\mathrm{p}}+T_{\mathrm{b}}}$ Teff=Tp+TbTpTb

นิวไคลด์ที่มีครึ่งชีวิตทางกายภาพยาวมากอาจไม่คงอยู่ในร่างกายนาน หากถูกขับออกอย่างรวดเร็ว ในทางตรงกันข้าม นิวไคลด์ที่จับกับกระดูกหรือตับแน่นอาจมีการคงอยู่ทางชีวภาพยาวและทำให้เกิดการฉายรังสีต่อเนื่อง เนื้อหาหลักในบทความประกอบของอาจารย์ได้เน้นความแตกต่างระหว่างครึ่งชีวิตทางกายภาพ ครึ่งชีวิตทางชีวภาพ และครึ่งชีวิตยังผลไว้อย่างถูกต้องแล้ว

16. นัยต่อการประเมินปริมาณรังสีภายใน

การประเมินปริมาณรังสีภายในไม่สามารถใช้เฉพาะค่ากัมมันตภาพรังสีเริ่มต้นหรือครึ่งชีวิตทางกายภาพ แต่ต้องพิจารณาเป็นลำดับดังนี้

ระบุนิวไคลด์กัมมันตรังสีและรูปแบบทางเคมี
ระบุช่องทางการรับเข้า เช่น สูดหายใจ รับประทาน หรือเข้าสู่บาดแผล
ประเมินการตกสะสมและการดูดซึมเข้าสู่เลือด
ใช้แบบจำลองชีวจลนศาสตร์เพื่อคำนวณการกระจายและการคงอยู่ในอวัยวะ
คำนวณจำนวนการสลายสะสมในแต่ละบริเวณต้นกำเนิด
คำนวณพลังงานที่ถ่ายเทไปยังอวัยวะเป้าหมาย
ประเมินปริมาณรังสีสมมูลต่ออวัยวะและปริมาณรังสียังผลผูกมัด

ค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณรังสีต่อการรับเข้า (Dose Coefficient per Intake) มีหน่วยซีเวิร์ตต่อเบ็กเคอเรล และรวมผลของการสลาย การกระจายตัว การคงอยู่ในอวัยวะ และการถ่ายเทพลังงานไว้แล้ว แบบจำลองและค่าสัมประสิทธิ์รุ่นปัจจุบันสำหรับผู้ปฏิบัติงานอยู่ในชุด Occupational Intakes of Radionuclides ของ ICRP ส่วน Publication 158 เริ่มปรับปรุงค่าสำหรับประชาชนทั่วไปโดยใช้แบบจำลองทางสรีรวิทยาที่ทันสมัยขึ้น

บทสรุป

นิวไคลด์กัมมันตรังสีไม่ได้ “เลือก” อวัยวะด้วยสมบัติความเป็นกัมมันตรังสี แต่กระจายไปตามพฤติกรรมทางเคมีและชีววิทยาของธาตุนั้น ร่างกายอาจรับนิวไคลด์เข้าสู่เส้นทางเดียวกับธาตุที่จำเป็น เช่น ไอโอดีนเข้าสู่ต่อมไทรอยด์ สตรอนเชียมเข้าสู่กระดูก และซีเซียมกระจายในเนื้อเยื่ออ่อน นิวไคลด์บางชนิดสัมพันธ์กับอวัยวะเนื่องจากการจับกับโปรตีน การกรองและขับออก การตกสะสมของอนุภาค หรือการคงอยู่ระยะยาวในเนื้อเยื่อ

ความสัมพันธ์สำคัญสามารถสรุปได้ว่า ไอโอดีนสัมพันธ์กับต่อมไทรอยด์เพราะเป็นวัตถุดิบในการสร้างฮอร์โมน ซีเซียมและโพแทสเซียมสัมพันธ์กับเนื้อเยื่ออ่อนเพราะมีพฤติกรรมของไอออนภายในเซลล์ สตรอนเชียมและเรเดียมสัมพันธ์กับกระดูกเพราะมีสมบัติคล้ายแคลเซียม ทริเทียมกระจายกับน้ำในร่างกาย แอกทิไนด์อย่างพลูโทเนียมและอะเมริเซียมคงอยู่ในตับและผิวกระดูก ยูเรเนียมเกี่ยวข้องกับไตจากการขับออกและพิษทางเคมี ส่วนเรดอนก่อปริมาณรังสีต่อระบบทางเดินหายใจผ่านผลิตผลการสลายที่ตกสะสมบนเยื่อบุหลอดลม

อย่างไรก็ตาม ไม่มีความสัมพันธ์ใดควรตีความแบบหนึ่งนิวไคลด์ต่อหนึ่งอวัยวะ การกระจายตัวจริงขึ้นอยู่กับรูปแบบสารประกอบ ความสามารถในการละลาย ช่องทางรับเข้า อายุ สภาวะทางสรีรวิทยา และเวลาหลังการรับเข้า ดังนั้น ภาพอินโฟกราฟิกควรใช้เป็นแผนที่แนวคิดเบื้องต้น และต้องใช้แบบจำลองชีวจลนศาสตร์กับแบบจำลองปริมาณรังสีภายในในการประเมินเชิงปริมาณ เนื้อหาในเอกสารประกอบของอาจารย์ได้วางหลักสำคัญไว้แล้วว่าอวัยวะที่แสดงเป็นบริเวณที่เกี่ยวข้องกับการรับเข้า การสะสม หรือการได้รับปริมาณรังสีเด่น มิใช่ตำแหน่งสะสมจำเพาะในทุกกรณี

เอกสารอ้างอิงหลัก

International Commission on Radiological Protection. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 1. ICRP Publication 130. 2015.
International Commission on Radiological Protection. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 2. ICRP Publication 134. 2016.
International Commission on Radiological Protection. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 3. ICRP Publication 137. 2017.
International Commission on Radiological Protection. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 4. ICRP Publication 141. 2019.
International Commission on Radiological Protection. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 5. ICRP Publication 151. 2022.
International Commission on Radiological Protection. The ICRP Computational Framework for Internal Dose Assessment for Reference Adults. ICRP Publication 133. 2016.
International Commission on Radiological Protection. Dose Coefficients for Intakes of Radionuclides by Members of the Public: Part 1. ICRP Publication 158. 2024.
National Nuclear Data Center. NuDat 3: Nuclear Structure and Decay Data. Brookhaven National Laboratory

#นิวไคลด์กัมมันตรังสี #ไอโซโทปกัมมันตรังสี #การได้รับรังสีภายใน #InternalExposure #InternalDosimetry #ชีวจลนศาสตร์ #Biokinetics #การป้องกันอันตรายจากรังสี #RadiationProtection #ความปลอดภัยทางรังสี #RadiationSafety #การประเมินปริมาณรังสี #DoseAssessment #HealthPhysics #NuclearEngineering #NuclearScience #Radioisotopes #Radionuclides #RadiationEducation #ต่อมไทรอยด์ #ไอโอดีน131 #ซีเซียม137 #สตรอนเชียม90 #ทริเทียม #RadionuclideBiokinetics