เกรย์
หน่วยอนุพัทธ์เอสไอ · ปริมาณ: ปริมาณรังสีก่อไอออนที่ดูดกลืนไว้
01 · นิยาม
หนึ่งเกรย์คือหนึ่งจูลของพลังงานรังสีก่อไอออนที่สสารหนึ่งกิโลกรัมดูดกลืนไว้ ปริมาณนี้เป็นเรื่องพลังงานล้วน ๆ: มันไม่รู้ทั้งชนิดของรังสี และไม่รู้ว่าตรงหน้าเป็นเนื้อเยื่อมีชีวิตหรือแผ่นตะกั่ว
พลังงานที่นี่น้อยอย่างน่าประหลาด ปริมาณสี่เกรย์ซึ่งเป็นอันตรายถึงชีวิตสำหรับคน ทำให้ร่างกายอุ่นขึ้นราวหนึ่งในพันขององศา — เท่ากับหลอดไฟหนึ่งวินาที อันตรายไม่ได้เกิดจากความร้อน แต่เกิดจากวิธีส่งมอบ: รังสีฉีกโมเลกุลทีละตัว และสายดีเอ็นเอที่ขาดไม่ได้สมานเพราะพลังงานน้อย ด้วยเหตุนี้เองรังสีแพทย์จึงพูดถึงเกรย์ ไม่ใช่องศา
ควอนตัมแกมมาโปรยพลังงานของตนไปตามทางยาวด้วยการแตกตัวห่าง ๆ ส่วนอนุภาคแอลฟาวางพลังงานเท่ากันนั้นลงในไม่กี่ไมโครเมตรเป็นรอยขาดต่อเนื่อง ปริมาณรังสีดูดกลืนเท่ากันทั้งสองกรณี แต่ผลทางชีวภาพต่างกันยี่สิบเท่า ด้วยเหตุนี้เองข้าง ๆ เกรย์จึงมีซีเวิร์ต: มันคูณปริมาณด้วยตัวประกอบถ่วงน้ำหนักของรังสีและตอบคำถามเรื่องอันตรายไปแล้ว สำหรับรังสีเอกซ์และแกมมา ตัวประกอบเท่ากับหนึ่ง ตัวเลขจึงตรงกันพอดี — ความเคยชินที่จะสับสนสองหน่วยนี้มาจากตรงนั้น
02 · การแปลงหน่วย
ใส่ค่าปริมาณรังสี — แผ่นข้อมูลจะแยกให้ตามหน่วย
แรดยังอยู่ในวงการแพทย์จนถึงทศวรรษ 1990 และยังพบได้ในโพรโทคอลของอเมริกา เรินต์เกนไม่ได้วัดปริมาณในเนื้อเยื่อ แต่วัดการแตกตัวของอากาศ การแปลงจึงมีเงื่อนไข: สัมประสิทธิ์ขึ้นกับพลังงานของรังสีและเนื้อเยื่อที่ถูกฉาย
แรดปรากฏขึ้นในปี 1953 ในชื่อ «radiation absorbed dose» และถูกกำหนดไว้ที่ร้อยเอิร์กต่อกรัม — ใกล้กับปริมาณที่หนึ่งเรินต์เกนทิ้งไว้ในเนื้อเยื่ออ่อน เมื่อเกรย์มาถึงในปี 1975 อัตราส่วนกลับไม่ลงตัวในอีกทาง: ร้อยแรดต่อหนึ่งเกรย์ คลินิกอเมริกันใช้เวลาเกือบยี่สิบปีในการเปลี่ยน และในเวชระเบียนเก่ามีการเขียนทั้งสองแบบอยู่ข้างกัน
| หน่วย | ชื่อ | ค่า | พบที่ใด |
|---|---|---|---|
| Gy | เกรย์ หน่วยเอสไอ | 2 | รังสีรักษา การวัดปริมาณรังสี |
| mGy | มิลลิเกรย์ | 2000 | การวินิจฉัย เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ |
| µGy | ไมโครเกรย์ | 2 000 000 | ฟิล์มถ่ายภาพ พื้นหลังธรรมชาติ |
| kGy | กิโลเกรย์ | 0.002 | การฆ่าเชื้อ การแปรรูปอาหาร |
| J/kg | จูลต่อกิโลกรัม | 2 | นิยามของหน่วย |
| Gy·kg | พลังงานต่อร่างกาย 70 kg | 140 | พลังงานที่ดูดกลืนทั้งหมด |
| แรด | radiation absorbed dose, 1953 | 200 | สหรัฐฯ จนถึงทศวรรษ 1990 เวชระเบียนเก่า |
| มิลลิแรด | มิลลิแรด | 200 000 | การวัดปริมาณรังสีของเจ้าหน้าที่ |
| เอิร์ก/ก | เอิร์กต่อกรัม | 20 000 | ถ้อยคำเดิมของแรด |
| R | เรินต์เกนในอากาศ โดยประมาณ | 227.27 | การแตกตัวของอากาศ ไม่ใช่ของเนื้อเยื่อ |
| rem | สมมูลทางชีวภาพ เมื่อตัวประกอบเท่ากับ 1 | 200 | สิ่งที่ตรงกับซีเวิร์ตในเกณฑ์เก่า |
| Gy | เกรย์ | 2 | หน่วยในปัจจุบัน |
เกรย์นับพลังงานที่มอบให้สสาร ส่วนอันตรายต่อสุขภาพนั้นเป็นซีเวิร์ตแล้ว: มิติเดียวกัน แต่มีการแก้ตามชนิดของรังสี
03 · อันดับของขนาด
จากฟิล์มฟันถึงเครื่องฉายรังสีอุตสาหกรรมสองเกรย์: การแบ่งฉายหนึ่งครั้งของรังสีรักษา
04 · เครื่องมือวัด
วัดปริมาณดูดกลืนด้วยอะไร
เครื่องมือเดียวที่วัดปริมาณรังสีตรงตามนิยาม: ก้อนแกรไฟต์ที่ถูกฉายรังสีจะอุ่นขึ้น และเทอร์มอมิเตอร์จับการเพิ่มขึ้นเป็นไมโครเคลวิน มาตรฐานปฐมภูมิของห้องปฏิบัติการแห่งชาติ ซึ่งต้องการการป้องกันจากลมโกรกยิ่งกว่าจากรังสี
เครื่องมือทำงานของคลินิก: ห้องไอออไนเซชันแบบปลอกนิ้วในหุ่นจำลองน้ำเก็บประจุที่รังสีสร้างขึ้น แล้วคำนวณปริมาณจากประจุนั้น ค่าที่อ่านได้ผูกกับแคลอริมิเตอร์ด้วยโซ่การสอบเทียบ และเลือกผนังให้ห้องตอบสนองเหมือนน้ำ
ผลึกลิเทียมฟลูออไรด์จำปริมาณรังสีไว้โดยกักอิเล็กตรอนที่ถูกกระแทกออกไว้ในตำหนิของโครงผลึก เมื่อเผาถึงสามร้อยองศามันจะคืนออกมาเป็นแสงที่ความสว่างเป็นสัดส่วนกับปริมาณ เม็ดเช่นนี้เจ้าหน้าที่คลินิกและโรงไฟฟ้าติดไว้ที่เสื้อกาวน์
เจลจะเกิดพอลิเมอร์ตรงที่ปริมาณรังสีไปถึง แล้วปริมาตรที่ถูกฉายจะถูกอ่านด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์: ได้แผนที่สามมิติ ฟิล์มเรดิโอโครมิกทำแบบเดียวกันในระนาบ โดยดำขึ้นใต้ลำรังสีทันทีโดยไม่ต้องล้าง — แผนการฉายที่ซับซ้อนถูกตรวจสอบด้วยวิธีนี้
05 · กฎการเขียน
Gy คือพลังงาน Sv คือความเสี่ยง
สัญลักษณ์เขียนด้วย G ตัวใหญ่และ y ตัวเล็ก ปริมาณเป็นเกรย์ย่อมหมายถึงอวัยวะหรือปริมาตรหนึ่งโดยเฉพาะเสมอ: «สองพันเกรย์ที่ก้อนเนื้อ» โดยไม่ระบุอวัยวะไม่ได้มีความหมายอะไร ในรังสีรักษาจะเขียนปริมาณพร้อมจำนวนครั้งของการแบ่งฉาย
ซีเวิร์ตกับเกรย์ใช้มิติเดียวกัน จึงสลับกันได้โดยไม่มีข้อผิดพลาดทางเลข — และด้วยเหตุนี้เอง หนังสือเล่มเล็กของเอสไอจึงยอมให้ทั้งสองปริมาณมีชื่อของตัว กฎง่าย ๆ คือ: พลังงานที่มอบให้สารคือเกรย์ ส่วนอันตรายต่อสุขภาพซึ่งถ่วงด้วยชนิดของรังสีคือซีเวิร์ต อัตราปริมาณรังสีเขียนเป็น Gy/s หรือ Gy/min
06 · หน่วยข้างเคียง
สามพี่น้องทางรังสีเดินเป็นลูกโซ่: เบ็กเคอเรลนับการสลายในต้นกำเนิด เกรย์นับพลังงานที่ไปถึงสสาร ซีเวิร์ตนับอันตรายที่คาดไว้ ทุกก้าวถัดไปต้องการข้อมูลที่ก้าวก่อนหน้าไม่ได้พามาด้วย
ตัวประกอบถ่วงน้ำหนักเท่ากับหนึ่งสำหรับรังสีเอกซ์ แกมมา และอิเล็กตรอน เท่ากับยี่สิบสำหรับอนุภาคแอลฟา และห้าถึงยี่สิบสำหรับนิวตรอนตามพลังงาน ในบรรดาแผ่นข้อมูลของ Simetrium ที่อยู่ติดกับเกรย์คือเบ็กเคอเรล ซีเวิร์ต จูลและกิโลกรัมที่ประกอบขึ้นเป็นเกรย์ และคูรี แผ่นข้อมูลของ Simetrium อยู่ติดกับเกรย์ เบ็กเคอเรล, ซีเวิร์ต, จูล และ กิโลกรัม ที่ประกอบขึ้นเป็นเกรย์ และ คูรี พร้อมเรินต์เกนในส่วนประวัติศาสตร์
07 · ภาคประวัติ
เรียนรู้ที่จะวัดสิ่งที่มองไม่เห็นได้อย่างไร
มาตรวัดการฉายรังสีอันแรกคือปริมาณที่ทำให้ผิวหนังแดงจนเห็นได้ แพทย์ฉายรังสีผู้ป่วยจนกระทั่งเกิดผื่นแดง และถือว่านั่นเป็นหน่วย ขีดเริ่มขึ้นกับตัวคน ขึ้นกับพลังงานของหลอด และขึ้นกับว่าแพทย์มองนานเพียงใด
หน่วยทางฟิสิกส์หน่วยแรก: ปริมาณการแตกตัวเป็นไอออนที่รังสีสร้างขึ้นในอากาศหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตร เป็นกลางและทำซ้ำได้ — แต่วัดอากาศไม่ใช่ผู้ป่วย และใช้ได้เฉพาะรังสีเอกซ์กับแกมมา
คณะกรรมการหน่วยทางรังสีนำแรดเข้ามา — ร้อยเอิร์กต่อกรัม ปริมาณนี้ในที่สุดก็อธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อ และเลือกให้ใกล้ปริมาณจากหนึ่งเรินต์เกน เพื่อให้แพทย์ไม่ต้องเรียนใหม่
ที่ประชุมใหญ่ตั้งชื่อหน่วยตามนักรังสีชีววิทยาชาวอังกฤษผู้ทำงานเรื่องผลของรังสีต่อเนื้อเยื่อและการรักษาด้วยนิวตรอน เกรย์คือแรดเดิมนั่นเอง ขยายขึ้นร้อยเท่าจนเป็นหนึ่งจูลเต็มต่อกิโลกรัม
หน่วยที่แทบไม่มีใครวัดโดยตรง
นิยามของเกรย์สั่งให้วัดการอุ่นขึ้น แต่การอุ่นนั้นเล็กจนแทบหายไป: สองเกรย์ที่ใช้รักษาทำให้เนื้อเยื่ออุ่นขึ้นเพียงครึ่งหนึ่งในพันของหนึ่งองศา แคลอริมิเตอร์ทำได้ก็เพราะตั้งอยู่ในปลอกสุญญากาศและจับไมโครเคลวินบนก้อนแกรไฟต์ ส่วนในคลินิกไม่ได้ทำเช่นนั้น ที่นั่นวัดการแตกตัวเป็นไอออนในห้องไอออไนเซชัน แล้วแปลงเป็นปริมาณรังสีผ่านสัมประสิทธิ์ที่ผูกกับแคลอริมิเตอร์ด้วยโซ่การสอบเทียบสามสี่ทอด ความไม่แน่นอนที่ปลายทางราวสองเปอร์เซ็นต์ และนั่นถือว่าดีแล้ว: ในรังสีรักษา ปริมาณที่เกินไปห้าเปอร์เซ็นต์ก็เปลี่ยนผลการรักษาแล้ว ความยากอีกอย่างคือปริมาณรังสีขึ้นกับสาร: ลำรังสีเดียวกันให้พลังงานแก่กระดูกกับเนื้อเยื่ออ่อนไม่เท่ากัน รายงานจึงเขียนเสมอว่าเป็นปริมาณในอะไรกันแน่ — ในน้ำ ในอากาศ หรือในเนื้อเยื่อ
สารบัญ · หน่วยวัด
แผ่นข้อมูลสำหรับทุกปริมาณ
หน่วยฐานเอสไอเจ็ดหน่วย หน่วยอนุพัทธ์ที่มีชื่อเฉพาะยี่สิบสองหน่วย และหน่วยนอกระบบที่ทั้งงานช่างและชีวิตประจำวันขาดไม่ได้ แต่ละหน่วยมีแผ่นของตน คือ นิยาม การแปลงหน่วย เครื่องมือ และกฎการเขียน ใน 36 ภาษา