ปริมาณรังสีประสิทธิผล (Effective dose ) คือ ปริมาณ รังสีในระบบการป้องกันรังสีของคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยการป้องกันรังสี (ICRP) [ 1 ] ^{เป็นผลรวม} ถ่วงน้ำหนักของเนื้อเยื่อของปริมาณรังสีเทียบเท่าในเนื้อเยื่อและอวัยวะที่กำหนดทั้งหมดของร่างกายมนุษย์ แสดงถึง ความเสี่ยงต่อสุขภาพ แบบสุ่มต่อร่างกายทั้งหมด ซึ่งก็คือความน่าจะเป็นของการเหนี่ยวนำให้เกิดมะเร็งและผลกระทบทางพันธุกรรมจากรังสีไอออนไนซ์ใน ระดับต่ำ ^{[ 2 ] [ 3 ]}โดยคำนึงถึงชนิดของรังสีและลักษณะของอวัยวะหรือเนื้อเยื่อแต่ละส่วนที่ได้รับรังสี (กลายเป็นกัมมันตรังสี) และช่วยให้สามารถรวมปริมาณรังสีของอวัยวะเนื่องจากระดับและชนิดของรังสีที่แตกต่างกัน ทั้งภายในและภายนอก เพื่อสร้างปริมาณรังสีประสิทธิผลโดยรวมที่คำนวณได้

หน่วย SI สำหรับปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพคือซีเวอร์ต (Sv) ซึ่งสอดคล้องกับโอกาส 5.5% ในการเกิดโรคมะเร็ง^{[ 4 ]}ปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อใช้วัดผลกระทบต่อสุขภาพที่แน่นอน ซึ่งก็คือ ความรุนแรงของความเสียหายของเนื้อเยื่อเฉียบพลันที่จะเกิดขึ้นอย่างแน่นอน ซึ่งวัดได้จากปริมาณรังสีที่ดูดซับ^{[ 5 ]}

แนวคิดเรื่องปริมาณรังสีประสิทธิผลได้รับการพัฒนาโดย Wolfgang Jacobi และตีพิมพ์ในปี 1975 และเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางจน ICRP ได้นำไปรวมไว้ในคำแนะนำทั่วไปในปี 1977 (เอกสารเผยแพร่ฉบับที่ 26) ในชื่อ "ปริมาณรังสีประสิทธิผลเทียบเท่า" ^{[ 6 ]}ชื่อ "ปริมาณรังสีประสิทธิผล" ได้เข้ามาแทนที่ชื่อ "ปริมาณรังสีประสิทธิผลเทียบเท่า" ในปี 1991 ^{[ 7 ]} นับตั้งแต่ปี 1977 เป็นต้นมา ปริมาณรังสีประสิทธิผลได้กลายเป็นปริมาณหลักในการจำกัดปริมาณรังสีในระบบ การป้องกันรังสีระหว่างประเทศของICRP ^{[ 1 ]}

ตาม ICRP การใช้ปริมาณรังสีประสิทธิผลหลักคือการประเมินปริมาณรังสีล่วงหน้าสำหรับการวางแผนและการปรับปรุงประสิทธิภาพในการป้องกันรังสี และการแสดงให้เห็นถึงการปฏิบัติตามขีดจำกัดปริมาณรังสีเพื่อวัตถุประสงค์ในการกำกับดูแล ดังนั้นปริมาณรังสีประสิทธิผลจึงเป็นปริมาณรังสีหลักสำหรับวัตถุประสงค์ในการกำกับดูแล^{[ 8 ]}

ICRP ยังกล่าวอีกว่าปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพมีส่วนสำคัญต่อการป้องกันรังสี เนื่องจากทำให้สามารถคำนวณปริมาณรังสีรวมจากการสัมผัสรังสีภายนอกประเภทต่างๆ ทั้งแบบเต็มตัวและแบบบางส่วน รวมถึงจากการรับสารกัมมันตรังสีเข้าสู่ร่างกายได้^{[ 9 ]}

การคำนวณปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพมีความจำเป็นสำหรับการฉายรังสีบางส่วนหรือไม่สม่ำเสมอของร่างกายมนุษย์ เนื่องจากปริมาณรังสีเทียบเท่าไม่ได้พิจารณาเนื้อเยื่อที่ได้รับรังสี แต่พิจารณาเฉพาะชนิดของรังสีเท่านั้น เนื้อเยื่อต่างๆ ของร่างกายตอบสนองต่อรังสีไอออนไนซ์ในรูปแบบที่แตกต่างกัน ดังนั้น ICRP จึงได้กำหนดปัจจัยความไวต่อเนื้อเยื่อและอวัยวะที่ระบุไว้ เพื่อให้สามารถคำนวณผลของการฉายรังสีบางส่วนได้หากทราบบริเวณที่ได้รับรังสี^{[ 10 ]} สนามรังสีที่ฉายรังสีเฉพาะบางส่วนของร่างกายจะมีความเสี่ยงต่ำกว่าหากสนามเดียวกันนั้นฉายรังสีทั่วทั้งร่างกาย เพื่อนำสิ่งนี้มาพิจารณา ปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพต่อส่วนประกอบต่างๆ ของร่างกายที่ได้รับรังสีจะถูกคำนวณและรวมกัน ซึ่งจะกลายเป็นปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพสำหรับทั้งร่างกาย ปริมาณรังสีEเป็นปริมาณรังสี "ป้องกัน" ที่สามารถคำนวณได้ แต่ไม่สามารถวัดได้ในทางปฏิบัติ

ปริมาณยาที่มีประสิทธิภาพจะก่อให้เกิดความเสี่ยงที่มีประสิทธิภาพต่อร่างกายโดยรวมเท่ากัน ไม่ว่าจะได้รับยาที่บริเวณใด และจะก่อให้เกิดความเสี่ยงที่มีประสิทธิภาพเท่ากับปริมาณยาที่เทียบเท่ากันซึ่งได้รับอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งร่างกาย

ปริมาณรังสีประสิทธิผลสามารถคำนวณได้จากปริมาณรังสีสะสมซึ่งเป็นปริมาณรังสีภายในร่างกายที่เกิดจากการสูดดม การรับประทาน หรือการฉีดสารกัมมันตรังสี

ปริมาณยาที่ใช้คือ:

ปริมาณรังสีประสิทธิผลสะสมE( t )คือผลรวมของผลคูณของปริมาณรังสีเทียบเท่าอวัยวะหรือเนื้อเยื่อสะสมและปัจจัยถ่วงน้ำหนักเนื้อเยื่อที่เหมาะสมW _Tโดยที่tคือเวลาการรวมในหน่วยปีหลังจากการรับเข้า ระยะเวลาสะสมถือเป็น 50 ปีสำหรับผู้ใหญ่ และ 70 ปีสำหรับเด็ก^{[ 11 ]}

รังสีไอออนไนซ์จะถ่ายเทพลังงานไปยังสสารที่ถูกฉายรังสี ปริมาณที่ใช้ในการแสดงสิ่งนี้คือ ปริมาณ รังสีที่ถูกดูดซับซึ่งเป็นปริมาณรังสีทางกายภาพที่ขึ้นอยู่กับระดับของรังสีที่ตกกระทบและคุณสมบัติการดูดซับของวัตถุที่ถูกฉายรังสี ปริมาณรังสีที่ถูกดูดซับเป็นปริมาณทางกายภาพ และไม่ใช่ตัวบ่งชี้ที่น่าพอใจสำหรับผลกระทบทางชีวภาพ ดังนั้นเพื่อให้สามารถพิจารณาความเสี่ยงทางรังสีแบบสุ่มได้ คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยหน่วยวัดรังสี (ICRU) และ ICRP จึงได้คิดค้นปริมาณรังสีเทียบเท่าและปริมาณรังสีประสิทธิผลขึ้นมาเพื่อคำนวณผลกระทบทางชีวภาพของปริมาณรังสีที่ถูกดูดซับ

เพื่อให้ได้ปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพ ขั้นแรกต้องปรับแก้ปริมาณรังสีที่อวัยวะดูดซับD _T ที่คำนวณได้ สำหรับชนิดของรังสีโดยใช้ปัจจัยW _Rเพื่อให้ได้ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของปริมาณรังสีเทียบเท่าH _Tที่ได้รับในเนื้อเยื่อของร่างกายที่ได้รับรังสี และผลลัพธ์จะถูกปรับแก้เพิ่มเติมสำหรับเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่ได้รับรังสีโดยใช้ปัจจัยW _T เพื่อให้ ได้ ปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพE

ผลรวมของปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพต่ออวัยวะและเนื้อเยื่อทั้งหมดของร่างกาย แสดงถึงปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพสำหรับร่างกายทั้งหมด หากฉายรังสีเพียงบางส่วนของร่างกาย ก็จะใช้เฉพาะบริเวณเหล่านั้นในการคำนวณปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพ ค่าสัมประสิทธิ์ถ่วงน้ำหนักของเนื้อเยื่อรวมกันได้เท่ากับ 1.0 ดังนั้น หากร่างกายทั้งหมดได้รับรังสีจากภายนอกที่ทะลุทะลวงได้อย่างสม่ำเสมอ ปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพสำหรับร่างกายทั้งหมดจะเท่ากับปริมาณรังสีเทียบเท่าสำหรับร่างกายทั้งหมด

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่วงน้ำหนักเนื้อเยื่อของ ICRP แสดงอยู่ในตารางที่แนบมาด้วย และสมการที่ใช้ในการคำนวณจากปริมาณรังสีที่ดูดซับหรือปริมาณรังสีเทียบเท่าก็แสดงไว้เช่นกัน

เนื้อเยื่อบางชนิด เช่น ไขกระดูก มีความไวต่อรังสีเป็นพิเศษ ดังนั้นจึงได้รับค่าถ่วงน้ำหนักที่มากเกินสัดส่วนเมื่อเทียบกับมวลร่างกายส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อเหล่านั้น ในขณะที่เนื้อเยื่ออื่นๆ เช่น ผิวของกระดูกแข็ง มีความไวต่อรังสีต่ำเป็นพิเศษ จึงได้รับค่าถ่วงน้ำหนักที่น้อยเกินสัดส่วน

คำนวณจากขนาดยาเทียบเท่า:

${\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\cdot H_{T}=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\overline {D}}_{T,R}}$.

คำนวณจากปริมาณรังสีที่ร่างกายดูดซึม:

${\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\frac {\displaystyle \int _{T}D_{R}(x,y,z)\rho (x,y,z)dV}{\displaystyle \int _{T}\rho (x,y,z)dV}}}$

ที่ไหน

${\displaystyle E}$คือปริมาณยาที่มีผลต่อร่างกายโดยรวม

${\displaystyle H_{T}}$Tคือปริมาณรังสีเทียบเท่าที่เนื้อเยื่อดูดซับ

${\displaystyle W_{T}}$ปัจจัยถ่วงน้ำหนักของเนื้อเยื่อที่กำหนดโดยข้อบังคับ

${\displaystyle W_{R}}$ปัจจัยถ่วงน้ำหนักรังสีที่กำหนดโดยข้อบังคับคือ

${\displaystyle {\overline {D}}_{T,R}}$คือปริมาณรังสีเฉลี่ยที่เนื้อเยื่อดูดซับTโดยรังสีชนิดR

${\displaystyle D_{R}(x,y,z)}$ปริมาณรังสีที่ร่างกายได้รับจากรังสีชนิดRเป็นฟังก์ชันของตำแหน่ง

${\displaystyle \rho (x,y,z)}$ความหนาแน่นเป็นฟังก์ชันของตำแหน่ง

${\displaystyle V}$คือปริมาตร

${\displaystyle T}$คือเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่สนใจ

ค่าสัมประสิทธิ์ถ่วงน้ำหนักของเนื้อเยื่อตามแนวทางของ ICRP ถูกเลือกมาเพื่อแสดงถึงสัดส่วนของความเสี่ยงต่อสุขภาพ หรือผลกระทบทางชีวภาพ ที่เกิดจากเนื้อเยื่อเฉพาะนั้นๆ ค่าสัมประสิทธิ์ถ่วงน้ำหนักเหล่านี้ได้รับการแก้ไขสองครั้ง ดังแสดงในแผนภูมิข้างต้น

คณะกรรมการกำกับดูแลนิวเคลียร์แห่งสหรัฐอเมริกายังคงใช้ปัจจัยถ่วงน้ำหนักเนื้อเยื่อของ ICRP ปี 1977 ในข้อบังคับของตน แม้ว่า ICRP จะมีคำแนะนำที่แก้ไขในภายหลังก็ตาม^{[ 16 ]}

รังสีไอออนไนซ์โดยทั่วไปเป็นอันตรายและอาจถึงแก่ชีวิตต่อสิ่งมีชีวิต แต่ก็อาจมีประโยชน์ต่อสุขภาพในการรักษาด้วยรังสี สำหรับโรคมะเร็งและ ภาวะต่อมไทรอยด์ทำงานเกิน ผลกระทบที่พบบ่อยที่สุดคือการเหนี่ยวนำให้เกิดมะเร็งโดยมีระยะแฝงหลาย ปีหรือหลายทศวรรษหลังจากการได้รับรังสี ปริมาณรังสีสูงอาจทำให้เกิด แผลไหม้จากรังสีที่เห็นได้ชัดเจนและ/หรือเสียชีวิตอย่างรวดเร็วจากภาวะแทรกซ้อนจากรังสีเฉียบพลันมีการใช้ปริมาณรังสีที่ควบคุมได้สำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์และการ รักษาด้วยรังสี

ข้อบังคับเกี่ยวกับรังสีไอออนไน ซ์ ของสหราชอาณาจักร พ.ศ. 2542 กำหนดการใช้คำว่าปริมาณรังสีประสิทธิผลไว้ว่า "การอ้างอิงถึงปริมาณรังสีประสิทธิผลใดๆ หมายถึงผลรวมของปริมาณรังสีประสิทธิผลต่อร่างกายทั้งหมดจากรังสีภายนอกและปริมาณรังสีประสิทธิผลสะสมจากรังสีภายใน" ^{[ 20 ]}

คณะกรรมการกำกับดูแลกิจการนิวเคลียร์แห่งสหรัฐอเมริกา (NRC) ยังคงใช้ คำว่า " ปริมาณรังสีเทียบเท่า ประสิทธิผล" ( effective dose equivalent) ในระบบการกำกับดูแลของสหรัฐฯ เพื่ออ้างถึงปริมาณที่คล้ายคลึงกับปริมาณรังสีประสิทธิผลของ ICRP โดยปริมาณรังสีเทียบเท่าประสิทธิผลรวม (TEDE) ของ NRC คือผลรวมของปริมาณรังสีประสิทธิผลภายนอกกับปริมาณรังสีสะสมภายใน หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือปริมาณรังสีจากทุกแหล่ง

ในสหรัฐอเมริกา ปริมาณรังสีสะสมเทียบเท่าที่เกิดจากการได้รับรังสีทั่วร่างกายจากภายนอก จะถูกรายงานให้แก่ผู้ปฏิบัติงานด้านพลังงานนิวเคลียร์ทราบในรายงานการวัดปริมาณรังสีเป็นประจำ

• ปริมาณเทียบเท่าการได้รับยาในปริมาณมาก (DDE) ซึ่งที่ถูกต้องคือปริมาณเทียบเท่าการได้รับยาทั่วร่างกาย
• ปริมาณรังสีเทียบเท่าตื้น (SDE) ซึ่งก็คือปริมาณรังสีที่ผิวหนังได้รับจริง ๆ

แนวคิดเรื่องปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพได้รับการนำเสนอในปี 1975 โดย Wolfgang Jacobi (1928–2015) ในสิ่งพิมพ์ของเขาเรื่อง "แนวคิดเรื่องปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพ: ข้อเสนอสำหรับการรวมปริมาณรังสีของอวัยวะ" ^{[ 6 ] [ 21 ]} แนวคิดนี้ ถูกรวมเข้าไว้ในเอกสารเผยแพร่ฉบับที่ 26 ของ ICRP อย่างรวดเร็วในปี 1977 ในชื่อ "ปริมาณรังสีเทียบเท่าที่มีประสิทธิภาพ" ในปี 1991 เอกสารเผยแพร่ฉบับที่ 60 ของ ICRP ได้ย่อชื่อเป็น "ปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพ" ^{[ 22 ]}ปริมาณนี้บางครั้งถูกเรียกอย่างไม่ถูกต้องว่า "ปริมาณรังสีเทียบเท่า" เนื่องจากชื่อเดิม และความเข้าใจผิดนี้ทำให้เกิดความสับสนกับปริมาณรังสีเทียบเท่าปัจจัยถ่วงน้ำหนักของเนื้อเยื่อได้รับการแก้ไขในปี 1990 และ 2007 เนื่องจากข้อมูลใหม่

ในการประชุมสัมมนาวิชาการนานาชาติครั้งที่ 3 ของ ICRP เรื่องระบบการป้องกันรังสีในเดือนตุลาคม 2558 คณะทำงานเฉพาะกิจที่ 79 ของ ICRP ได้รายงานเกี่ยวกับ "การใช้ปริมาณรังสีประสิทธิผลเป็นปริมาณการป้องกันรังสีที่เกี่ยวข้องกับความเสี่ยง"

ซึ่งรวมถึงข้อเสนอให้ยกเลิกการใช้ปริมาณเทียบเท่าเป็นปริมาณการป้องกันแยกต่างหาก เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนระหว่างปริมาณเทียบเท่า ปริมาณประสิทธิผล และปริมาณเทียบเท่า และใช้ปริมาณที่ดูดซับในหน่วย Gy เป็นปริมาณที่เหมาะสมกว่าสำหรับการจำกัดผลกระทบที่แน่นอนต่อเลนส์ตา ผิวหนัง มือ และเท้า^{[ 23 ]}

นอกจากนี้ ยังมีการเสนอว่าปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้คร่าวๆ ของความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการตรวจทางการแพทย์ได้ ข้อเสนอเหล่านี้จะต้องผ่านขั้นตอนต่อไปนี้:

• การอภิปรายภายในคณะกรรมการ ICRP
• การแก้ไขรายงานโดยคณะทำงาน
• การพิจารณาใหม่โดยคณะกรรมการและคณะกรรมาธิการหลัก
• การปรึกษาหารือสาธารณะ

• กัมมันตภาพรังสี
• ปริมาณรวม
• ปริมาณยารวมที่มีผลเทียบเท่า
• เทียบเท่าปริมาณลึก
• ผลิตภัณฑ์พื้นที่การให้ยา
• ปริมาณสะสม
• ปริมาณเทียบเท่าที่ได้รับ
• ปริมาณยาที่เทียบเท่ากันที่ได้ผล

MA Boyd. "โลกอันสับสนของการวัดปริมาณรังสี - 9444" (PDF) . สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2016-12-21 . เรียกดูเมื่อ2014-05-26 . – คำอธิบายเกี่ยวกับความแตกต่างทางด้านลำดับเวลาของระบบการวัดปริมาณรังสีของสหรัฐอเมริกาและ ICRP