پزشکی هسته ای: پزشکی هستهای ، شاخهای از پزشکی است که در آن تشعشع و خواص هستهای نوکلوئیدهای رادیواکتیو و نوکلئیدهای پایدار هم برای تشخیص و هم برای درمان امراض بکار میروند. این امر میتواند یا با پرتو دهی مستقیم مریض با یک چشمه تشعشع خارجی یا با تزریق داروهای نشاندار با رادیواکتیویته به مریض تحقق یابد انواع ر وشها در پزشکی هسته ای شامل موارد زیر میباشد: 1.مطالعه به روشINVIVO در این روش تشخیصی ماده پرتوزا ترجیحا"از طریق وریدی وارد بدن بیمار میشود وسپس از عضو یا اعضایی از بدن به منظور تعیین میزان جذب ماده پرتوزا تصویربرداری میشود. با ردیابی و آشکارسازی پرتوهای ساطع شده مسیر حرکت،محل استقرار و علایم به جامانده از این عناصر مورد مطالعه قرار میگیرد.به عبارت دیگر پزشکی هسته ای متکی بر فیزیولوژی سلولی است و ویژگیهای فیزیولوژیک و بیو شیمیایی هر عضو و قرار گرفتن ماده پرتوزا در سلولهای آن،تصویرنگاری از اندامهای بدن را امکان پذیر میسازد.
2..مطالعه به روشINVITRO در این روش تشخیصی از رادیوایزوتوپ ها به عنوان ردیاب جهت نشاندارکردن نمونه های گرفته شده از بیمار نظیر خون،ادرار،سرم و....استفاده میشود. با روش رادیوایمونوسی، اندازه گیری مقادیر بسیار کم هورمون ها ومواد داخل مایعات بدن امکان پذیر میباشد. .3درمان با استفاده از رادیوداروها در پزشکی هسته ای از بعضی از رادیوداروها هم در تشخیص وهم در درمان بیماریها استفاده میشود. یکی از مهمترین رادیوایزوتوپها در این زمینه ید131 میباشد که کاربرد وسیعی در درمان پرکاری وسرطان تیروئید دارد. به عبارت کلی تر در پزشکی هسته ای از پرتوهای گاما جهت تصویربرداری از اعضاء بدن واز پرتوهای بتا جهت درمان بیماریها استفاده میشود.
رادیو دارو و داروی هستهای
داروهای نشاندار رادیواکتیو که به مریض تزریق یا خورانده میشوند، به نام رادیو داروها معروف هستند. .داروی هستهای یا رادیو فارماکولوژی روش دارویی خاصی است که با ترکیبات ، آزمایش یا تزریق مناسب رادیو داروها ارتباط دارد.
کاربرد راديوداروها
1.روشهاي تشخيص زنده
روشهاي تشخيص زنده آن روشهايي هستند که در آنها يک راديو دارو در سيستم يک مريض زنده ، بطريق خوراندن ، تزريق ، يا با استنشاق وارد ميگردد اشعه گاماي نشر شده بوسيله راديو داروها براي تامين اطلاعات مورد نياز بر روي صفحه کامپيوتر قابل مشاهده هستند.
2.روشهاي تشخيص غير زنده
روشهاي غير زنده آنهايي هستند که روي نمونههاي برداشته شده از يک مريض انجام ميگيرد. تعدادي از اين روشها مستلزم بکارگيري راديو داروها است. ولي مهمترين آنها روش راديو ايمونواسي (RIA) ميباشد راديو ايمونواسي و تاثير آن در پزشکي
راديو ايمونواسي نوعي تجزيه بطريق رقيق کردن ايزوتوپي (IDA) ، جزو استو کيومتري است که در آن عنصر مورد تجزيه نشاندار و غير نشاندار براي پيوند با مقادير محدود مولکولي که بطور خاص با عنصر مورد تجزيه پيوند ميدهد، رقابت ميکند. RIA بطور گسترده در آزمايشگاههاي پزشکي براي تعيين هورمونها ، داروها ، ويروسها ، و ديگر گونههاي آلي در سطح جهان بکار ميرود. شروع RIA به سالهاي 195 ، با بررسي S.Berson و R.Yalow برروي متابوليسم انسولين B1I در مريضهاي ديابتي بر ميگردد.
Berson و Yalow دريافتند که مريضهاي ديابتي موادي در سرم خون دارند که با انسولين پيوند ميدهند. آنها مشاهده کردند که انسولين نشاندار و غيرنشاندار با اين ماده پيوند دهنده رقابت کرده، و اين مقدار انسولين غيرنشاندار موجود ، مقادير انسولين نشاندار را که پيوند داده متاثر ميکند. آنها در اين مطالعه توانايي روش ، جهت ارزيابي انسولين را دريافتند. RIA از آن زمان تا کنون پيشرفتهاي گستردهاي را در روشهاي پزشکي با کاربردهاي وسيع براي اندازه گيري مقادير بسيار کم بسياري از بيو مولکولهاي مهم نموده است.
ویژگی رادیو نوکلوئید های مورد استفاده در طب هسته ای
1.حداقل پرتودهی را به بیمار داشته باشد،اشعه c و LET g
پایین دارند واشعه های غیر ضروری در آنها کم است.
2.نیمه عمر فیزیکی رادیودارو باید بیش از زمان آماده سازی برای انجام اسکن باشد.
3.نیمه عمر موثر رادیودارو باید بیشتر از مدت زمان بررسی باشد.
4.رادیودارو دارای ساختمان شیمیایی مناسب بوده و پایدار باشد.
5.اکتیویته ی ویژه بالایی داشته باشد(مقدار اکتیویته به ازای واحد وزن ماده رادیواکتیو را اکتیویته ی ویژه گویند).
.CARRIER FREE 6.باشد یعنی خالص باشد(موادی که با شتابدهنده (سیکلوترون) تولید می شوند خالص هستند)مثل mTC99وناخالصی نداشته باشد مانندTC99.
7.سمی ومسموم نباشد.
8.در دسترس و ارزان باشد.
چگونگی کار ژنراتور ژنراتور تکنیسم– مولیبدن
Tc رادیوایزوتوپ دختر مولیبدن Mo است. Mo با نیم عمر 67 ساعت شناخته می شود. با فروپاشی هسته های مادر Mo ، هسته های دختر Tc تولید می گردد. ایزوتوپهای دختر پس از تشکیل با نیم عمر 6 ساعت واپاشی می شوند. در این جا ما با گونه ای از ترازمندی گذرا برخورد می کنیم که نیم عمر مادر بیش از 10 بار از نیم عمر دختر بیشتر است اگر منحنی تغییرهای اکتیویته مادر و دختر را رسم کنیم دیده می شود که اکتیویته دختر پس از نزدیک به 4 نیم عمر، با اکتیویته مادر به تعادل یا ترازمندی می رسد و در نقطه ترازمندی اکتیویته دختر نزدیک به اکتیویته مادر است. بنابراین اگر جدا ساختن این دو رادیوایزوتوپ امکان داشته باشد می توان نزدیک به اکتیویته مولیبدن اکتیویته تکنسیوم بدست آورد. روشن است که هیچ گاه اکتیویته دختر از مادر بیشتر نخواهد بود. در ژنراتور Mo TC ،Mo به صورت پودر در ستونی از اکسید آلومینیوم Al2O3 وجود دارد. اکتیویته Mo نزدیک به mCi ) 3 GBq 100 (می باشد. در ترازمندی میان مادر و دختر اگر محلول Nacl نرمال از ستون گذرانده شود Tc در آن حل می شود ولی مولیبدن در آن حل نمی شود. در این کار Tc شسته شده و می تواند گردآوری شود. در هر شستشو بخشی از Mo نیز در ظرف جمع میشود که از 1/1000 اکتیویته دختر کمتر است. کار شستشو یا دوشیدن(milking Cow) ژنراتور به گونه استریل باقابلیت تزریق در رگ انجام می گیرد. اگر به Tc نیاز باشد و اگر پیش از حالت ترازمندی مادر و دختر کار دوشیدن انجام شود اکتیویته دختر به دست آمده کمتر خواهد بود. پس از دوشیدن ، اکتیویته دختر نزدیک به صفر می رسد و تولید دختر در همان زمان آغاز می شود. کاردوشیدن تا 5 بار برای ژنراتور Mo – Tc انجام می گیرد و پس از آن ژنراتور به درد نمی خورد. در هر دوشیدن اگر ترازمندی وجود داشته باشد تا 90% اکتیویته ژنراتور می تواند به دست آید. اکتیویته ها نزدیک به 3 GBq، در روز نخست ترازمندی، GBq 2 روز دوم، GBq 1.5 روز سوم و ... بدست می آید. اگر نیاز باشد ژنراتور را می توان تا سه بار در روز دوشید.
سیکلوترون cyclotron
این دستگاه متشکل از استوانه ای فلزی می باشد که از دو قسمت ساخته شده است. این استوانه به خاطر آنکه از دو قسمت به شکل D ساخته شده است به نام D ها خوانده می شود، هوای داخل D ها تا حد زیادی تخلیه شده است و بین دو قطب یک مگنت، جریان مستقیم که تولید میدان مغناطیسی ثابت مینماید قرار دارند. جهت شتاب دادن پروتونها، یک جریان متناوب بین D ها اعمال می شود. ذرات با بار مثبت مثل پروتون ها و یا دوتریوم ها از مرکز محفظه به داخل سیکلوترون تزریق می شوند. تحت تاثیر میدان مغناطیسی ذرات در یک مدار دایره ای چرخش می نمایند. فرکانس ولتاژ متناوب به گونه ای تنظیم میشود که ذرات از یک D به D با قطربزرگتر ضمن چرخش منتقل شوند. درهر چرخش با توجه به آن که زمان چرخش ثابت و مدار چرخش افزایش می یابد، ذرات باردار دارای انرژی بیشتری می شوند. بنابراین با چرخشهای زیادی که ذرات باردار می نمایند انرژی جنبشی آنها افزایش می یابند تا مثلاً به Mev 30 می رسند. معمولاً یک محدودیتی در مقدار انرژی کسب نموده به وسیله ذره وجود دارد. با افزایش سرعت ذره باردار، طبق قوانین نسبیت جرم آن نیز افزایش می یابد. با افزایش جرم ذره ممکن است از حالت هم فازی با میدان متغیر اعمال شده به D ها عقب بماند. این مشکل را در سیکلوترون ها با تنظیم فرکانس جبران کاهش سرعت ذرات حل نموده اند در یک سیکلوترون ذرات باردار همانند پروتونها، دوترونها ، ذرات a ، ذرات He و غیره در مسیرهای دایره ای میان دو، دی Dدرخلاء با استفاده ازیک میدان مغناطیسی شتاب می گیرند. این ذرات شتابدار می توانند بسته به طرح شتابدهنده از چند کیلو الکترون ولت تا چندین میلیارد الکترون ولت انرژی جنبشی بگیرند. از آنجا که ذرات باردار در میدان مغناطیسی در مسیرهای دایره ای حرکت نموده و انرژیشان به مرور افزوده می شود، هر چه شعاع مسیر حرکت ذره بیشتر باشد،انرژی جنبشی ذره بیشتر خواهد بود. ذرات باردار به وسیله یک انحراف دهنده یا شکست دهنده،از میان یک پنجره به بیرون از شتاب دهنده شکست می یابندو یک دسته پرتوی خارجی تشکیل می شود.
رادیونوکلئیدهای تولید شده در شتاب دهنده سیکلوترون
زمانی که هدف هایی از جنس عناصر پایدار در مسیر پرتوی خارجی ذرات شتاب داده شده یا در مسیر پرتوهای درونی در شعاعی خاص در درون شتاب دهنده قرارداده شوند ذرات شتاب دار با هسته های هدف برهم کنش می کنند و واکنش های هسته ای رخ می دهند. در یک واکنش هسته ای، ذره برخورد نموده بسته به انرژی خود ممکن است ذره هدف را ترک نموده ،بخشی از انرژی خود را در آن باقی بگذاردو یا ممکن است کاملاً در هسته جذب شود. در هر صورت هسته ای با انرژی برانگیختگی تشکیل می شود و انرژی برانگیختگی با گسیل ذره های هسته ای ( یعنی پروتونها و نوترونها ) آزاد می شود.
به دنبال گسیل ذره در زمانی که دیگر از نظر انرژی، گسیل ذره ممکن نباشد،گسیل پرتوهای گاما روی می دهد. بسته به انرژی که با برخورد ذره تخلیه می شود، ذره های هسته ای متعددی به گونه های تصادفی از هسته تابش گرفته هدف گسیل می شود که باعث تشکیل نوکلئیدهای گوناگون می گردد. با افزایش انرژی ذره تابش یافته ذره های هسته ای بیشتری گسیل می شوند و بنابراین گستره وسیع تری از نوکلئیدها تولید می شود. شتاب دهنده های پزشکی، شتابدهنده های فشرده ای هستندکه برای تولید رادیونوکلئیدهای با عمر کوتاه به ویژه آنهایی که در برش نگاری گسیل پوزیترون استفاده می شود، به کار می روند. در این شتابدهنده پروتونها دوترونها و ذرات a با انرژی کم تا متوسط در دسترس می باشند. این یکاها به صورت تجاری در دسترس اند و می توانند در فضای نسبتاً کوچک نصب شوند.
نمونه ای از یک رادیونوکلئید معمول تولید شده در شتاب دهنده In می باشد که با بمباران Cd با پروتونهای mev 12 در یک شتاب دهنده تولید می شود. واکنش هسته ای به شرح زیر می باشد:
C d (p,n) In که در آن Cd نوکلئید هدف ، پروتون p ذره بمباران کننده ، نوترون n ذره گسیل شده و In رادیونوکلئید تولید شده میباشد. در این مورد، دومین ذره(n) ممکن است تابش نشود، چرا که ممکن است انرژی کافی پس از گسیل اولین نوترون باقی نماند. انرژی برانگیختگی که برای گسیل ذره هسته ای دیگر کافی نیست به وسیله تابش پرتوهای گاما آزاد می شود.
تزریق رادیو دارو:
رادیو دارویی که به مریض تزریق میشود، باید برای مدت طولانی در عنصر هدف بماند، ولی نه طولانیتر از حد ، تا جذب تشعشع در حداقل باشد. مدت زمانی که در آن دارو مفید است، بستگی به نیم عمر رادیولوژیکی و نیم عمر بیولوژیکی دارد، یعنی مدت زمانی که دارو در بدن میماند، قبل از آنکه بوسیله فرآیندهای متابولیکی از فعالیت افتاده یا از سیستم بدن خارج شود.
نیم عمرهای رادیولوژیکی نوکلیدها که معمولا در پزشکی هستهای بکار میروند، به خوبی شناخته شدهاند، ولی رفتار بیولوژیکی و زمان ماندن مولکولی که در آن ردیاب وجود دارد، به خوبی مشخص نشده است. این امر یکی از کارهایی است که لازم است داروساز مقادیر این پارامترها را در هنگام آزمایشهای اولیه دارو تشخیص دهد.
کاربردهاي درماني تشعشع
کاربردهاي درماني تشعشع و راديو داروها نسبت به کاربردهاي تشخيص محدودتر هستند. زماني که تشعشع براي درمان بکار ميرود، مقصود نابود نمودن يک قسمت خاص از نسوج مريض با تشعشع است. چشمه تشعشع ميتواند داخلي و خارجي باشد. چشمههاي مورد استفاده در درمان
چشمههاي خارجي تشعشع در حال حاضر اساسا در شکل باريکههاي الکتروني يا اشعه ايکس است. بسياري از دستگاهها ميتوانند براي توليد اين تشعشعات بکار روند. ولي شتابدهندهاي خطي کوچک بيشترين کاربرد را دارند. الکترونهاي با انرژيهاي 4 تا 15 ميليون الکترون ولت براي درمان سرطانهايي که نزديک سطح بدن هستند، مانند سرطانهاي پوست ، سينه ، سر و گردن بکار ميرود.زماني که نفوذ بيشتري از تشعشع لازم باشد، اشعه گاما از يک چشمه بسته راديو نوکلئيد مورد استفاده قرار ميگيرد. 60Co بطور گستردهاي براي اين منظور بکار رفته است، ولي در حال حاضر 137Cs ترجيح داده ميشود. علاوه بر تشعشع خارجي يک عضو ممکن است، يک سوزن يا دانه راديواکتيو را در داخل بدن مريض کاشت و لذا تنها مقاطع خاصي را که بايد نابود شوند، پرتودهي نمود. در اين رابطه کاشتهاي 198Au و 125I متداول است.
نوع تشعشع
نوع تشعشع نشر شده بوسیله رادیونوکلئید نیز یک فاکتور مهم است که لازم است بررسی گردد. قرار گرفتن نوکلئید در محل خاص ، نوع تشعشع مناسب را تعیین میکند. در تشخیص بیشترین استفاده از رادیو داروها در عکسبرداری ساختار بیولوژیکی است. برای عکسها ، جهت تشکیل آنها ، لازم است تشعشع به اندازه کافی برای عبور از میان ماده و رسیدن به آشکارساز نافذ باشد. بهتر است تشعشع هنگام عبور حداقل برهمکنش را با ماده بدهد، لذا جذب تشعشع در حداقل خواهد بود. بنابراین بهترین رادیونوکلئیدها برای روشهای تشخیصی ، آنهایی هستند که تنها اشعه گاما یا اشعه ایکس بدون همراه با تشعشع دیگری منتشر کنند. اینها در ابتدا شامل نوکلئیدهایی هستند که از طریق جذب الکترون یا گذارهای ایزومری ، فروپاشی مینمایند.
پزشکی هسته ای ودرمان آن در بیماری ها
رفتار رادیونوکلئیدی که آن را برای عکسبرداری ، مفید میکند، متفاوت از رادیونوکلئیدی است که برای درمان بکار میرود. در درمانهای تشعشعی ، نکته این است که نسوج مریض نابود شوند. نابودی نسوج از طریق یونیزاسیون و تولید رادیکال آزاد ایجاد شده بوسیله تشعشع انجام میپذیرد. بنابراین ، تشعشعاتی که دارای یونیزاسیون مخصوص بالا بوده و نیز بردهای کوتاه دارند، برای این عمل مفید هستند، چرا که این رفتار منجر به مقدار زیاد نابودی نسوج در یک منطقه کوچک و محدود میگردد. بهترین نوکلئیدها برای مقاصد درمانی ، آنهایی هستند که آلفا ، بتاهای با انرژی پایین یا الکترونهای اوژه (Auger) منتشر میکنند.از مواد رادیواکتیو به عنوان ردیاب رادیواکتیو استفاده می شود. این مواد از طریق بلعیدن و یا تزریق وارد جریان خون می شود. یکی از روشهای ردیابی به این شکل است که مواد ردیاب در خون حرکت می کنند و امکان می دهند که ساختار رگهای خونی مشاهده شود. این روش مشاهده به پزشکان این امکان را می دهد که لخته و دیگر ناهنجاریهای رگهای خونی را به راحتی تشخیص دهند. علاوه بر این، برخی اعضاء بدن هستند که نوع خاصی از مواد شیمیایی را در خود جمع می کنند . برای مثال غده تیروئید ، ید را در خود جمع می کند بنابراین با بلعیدن ید رادیواکتیو ( به صورت مایع یا به صورت قرص ) می توان تومورهای تیروئید را تشخیص داد و درمان کرد. به همین ترتیب تومورهای سرطانی نیز، فسفات را در خود جمع می کنند. بنابراین با تزریق ایزوتوپ رادیواکتیو فسفر – 32 در جریان خون می توان تومورهای سرطانی را، به دلیل افزایش رادیواکتیوشان، شناسایی کرد.
تصویر برداری در پرتوپزشکی
در تصویر برداری، آزمایش یا درمان به وسیله پزشکی هسته ای، مواد رادیواکتیوی که بلعیده یا تزریق می شوند به بدن آسیب نمی رسانند. رادیو ایزوتوپ هایی که در پزشکی هسته ای استفاده می شوند به سرعت در عرض چند دقیقه تا حداکثر يک ساعت واپاشیده می شوند. سطح تابش های رادیواکتیو آنها هم نسبت به اشعه X یا CT اسکن بسیار پایین تر است. برخلاف درمان از طریق پزشکی هسته ای، رادیوتراپی ( که کاملاً با آن متفاوت است ) از این مزیت بهره می گیرد که برخی سلولها با شدت بسیار بیشتری تحت تأثیر تابش های یونیزه یعنی تابش های آلفا، بتا و گاما و X قرار می گیرند. سلولها با سرعت های متفاوتی تقسیم می شوند و سلولهایی که با سرعت بیشتری تقسیم می شوند به دو دلیل، بیشتر تحت تأثیر تابش های یونیزه قرار می گیرند: - سلولها دارای مکا نیسمی هستند که به آنها این امکان را می دهد تا DNA آسیب دیده را ترمیم کنند. - وقتی که یک سلول در حال تقسیم متوجه شود که DNA آسیب دیده است خودش را از بین می برد. سلولهایی که به سرعت تقسیم می شوند زمان کمتری برای مکانیسم ترمیم و شناسایی خطاهای DNA قبل از تقسیم شدن دارند، بنابراین احتمال بیشتری وجود دارد که پس از قرار گرفتن در معرض تابش های هسته ای از بین بروند. از آنجایی که در اکثر انواع سرطان، سلولهای سرطانی به سرعت تقسیم می شوند در برخی موارد می توان به وسیله رادیوتراپی سرطان را درمان کرد. معمولاً مواد رادیواکتیو اطراف یا کنار تومور قرار می گیرند. در تومورهایی که در عمق بدن یا نواحی غیر جراحی قرار گرفته اند پرتو X با شدت بالایی روی تومور تابانیده می شود. اما تنها مشکلی که این نوع از درمان دارد این است که دیگر سلولهای سالم که به سرعت تقسیم می شوند نیز، همراه سلولهای سرطانی تحت تأثیر پرتوها قرار می گیرند. به همین دلیل کسانی که تحت درمان سرطان هستند دچار حالت تهوع و ریزش موی شدید می شوند.
مشکل تصویر برداری از بدن انسان این است که ماده ای کدر و غیر شفاف است، نگاه کردن درون بدن انسان نیز بطور کلی درد ناک است. در گذشته روش معمول دیدن درون بدن انسان جراحی بود! اما امروزه با استفاده از انبوهی از روشهای جدید دیگر نیازی به این روشهای وحشتناک نیست. تصویر برداری اشعه X، MRI، تصویر برداری CAT و مافوق صوت برخی از این تکنیک ها هستند. هر کدام از این تکنیک ها مزایا و معایبی دارند که باعث می شود برای شرایط مختلف واعضای مختلف بدن مفید باشند. تکنیک های تصویر برداری پزشکی هسته ای روشهای جدیدی را برای نگاه کردن به درون بدن انسان برای پزشکان فراهم می کند. این تکنیک ها ترکیبی از استفاده از کامپیوتر، حسگرها و مواد رادیواکتیو است
روشهای تصویربرداری در طب هسته ای
• توموگرافی با استفاده از تابش پوزیترون (PET)• اسپکت SPECT • تصویر برداری قلبی – عروقی • اسکن استخوان درهر کدام ازاین روشها از یکی از خصوصیات عناصر رادیواکتیو برای تولید یک تصویر استفاده می کنند.
استفاده از هر کدام از این روشهای خاص یا مجموعه ای از آنها بستگی به علائم بیمار و نوع بیماری دارد.
تصویر برداری در پزشکی هسته ای برای شناسایی موارد زیر بسیار مفید است:
تومورها • آنوریسم Aneurysms • نارسایی سلول های خونی و اختلال در عملکرد دستگاههای بدن مثل غده تیروئید و ریه
ابزارهای دریافت اطلاعات در پزشکی هسته ای
در کارهای بالینی به جای اندازه گیری اکتیویته ( A ) نمونه ، تعدادی شماره ( R ) به دست می آید. کار اندازه گیری شماره با سرعت و آسان انجام می شود و می بایست دستگاه اندازه گیری برای برقراری بستگی میان اکتیویته و شمارش به گونه ای دقیق کالیبراسیون شده باشد. دو گونه جداگانه از شمارش در پزشکی هسته ای انجام می گیرد: الف) تعیین اندازه رادیواکتیویته در نمونه یا حجمی معین. ب) تعیین چگونگی پخش رادیواکتیویته در بدن( سینتی گرافی یا اسکن ایزوتوپی).
همانطور که می دانید رادیواکتیویته طبیعی در فرایندهای بکارگیری فیلم عکاسی کشف گردید. فیلم وسیله خوبی برای آشکار سازی رادیو اکتیویته نیست ولی در اتورادیوگرفی که زمینه پژوهشی دارد برای بدست آوردن نگاره ای از پرتوهای بتای تابش شده ، فیلم در تماس نزدیک با نمونه رادیواکتیو گذاشته می شود. پیشگامان فیزیک هسته ای تا ( 1910 - 1900) برای آشکار ساختن ذره های آلفا صفحه های سینتیلاسیون را بکار می گرفتند. هرگاه یک ذره آلفا به بلوری از سولفید روی برخورد کند یک پرتو نورانی ضعیف یا سنتیلاسیون ایجاد می کند. پژوهشگران این نورها را دیده و شمارش می کردند. چون این کار بسیار پیچیده بود روشهای بهتری برای شمارش پرتوها، به کارگرفته شد
اتاقک یونش،شمارنده ی گایگر-مولر،PMT
دو صفحه موازی ( خازن ) تخت و یا استوانه ای و یا شکلهای دیگراگر به ولتاژ مناسبی وصل شوند ،یونهای ایجاد شده در فضای میان دو صفحه را به سوی الکترودهای مخالف می کشند. چنین دستگاهی را اتاقک یونیزاسیون یا یونش می گویند. با تغییر ولتاژ میان دو جوشن خازن چگونگی گرد آوری یونها تغییر می کند. در ولتاژهای بسیار پایین جفت یونها شتاب کافی برای رسیدن به الکترودها را ندارند، بنابراین ممکن است با هم ترکیب و خنثی شوند. این ناحیه ولتاژ ، ناحیه ترکیب نام دارد. پس از آن با افزایش ولتاژ، ناحیه اشباع فرا می رسد که در آن شماره یونها با افزایش ولتاژ تغییر نمی کند. در ولتاژ بالاتر شمار یونهای گرد آوری شده متناسب با ولتاژ میان دو صفحه است. اگر اتاقک یونش در این ولتاژ به کار گرفته شود به دستگاه گردآوری یون ، شمارنده متناسب می گویند. در نواحی بالاتر، تغییر ولتاژ ،روی شمار یونها اثری ندارد. در این ولتاژ حتی یک یون می تواند پالس الکتریکی چشمگیری را به وجود آورد. علت افزایش شدید شماره یونها در برابر تغییر در ولتاژ این است که یونها به اندازه ای سرعت گرفته و انرژی به دست آوردند که در برخورد با اتمهای خنثی ،جفت یونهای دیگر بوجود می آوردند که خود این جفت یونها به علت سرعت گرفتن در میدان ، توان ایجاد یونهای دیگر را دارند و این کار ادامه پیدا می کند تا اینکه در ناحیه گایگر از هر جفت یون تولید شده یک بهمن یونی بوجود می آید. این ناحیه، ناحیه گایگر نام دارد و اتاقک یونشی که در این ولتاژ کار می کند آشکار ساز یا شمارنده گایگر مولر نام دارد.شمار اندکی یون که به وسیله تک پرتو گامای وارد شده در اتاقک به وجود آمده است می تواند باعث یک تخلیه الکتریکی شود، به گونه ای که این تخلیه ،پالس بزرگی از الکتریسیته را که قابل شنیدن با یک بلندگو بوده و یا به روش الکتریکی قابل شمارش است ایجاد می نماید امروزه آشکارساز GMکمتر در پژوهشها وکارهای بالینی به کار می رود. این آشکارساز برای کارهای حفاظت از تابش مناسب است زیرا آشکار ساز گایگر به علت آشکار کردن پرتوهای گاما و بتا و حساسیت زیاد آن در پزشکی هسته ای برای پی بردن به آلودگی های رادیواکتیو بسیار سودمند است. آشکارساز گایگر را با شکلهای گوناگونی می سازند. آشکارساز گایگر درحقیقت یک اتاقک یونش است که در ولتاژ و شرایط الکتریکی به خصوصی کار می کند. در آشکار ساز گایگر یونهای ایجاد شده می توانند وسیله ای برای تشخیص کیفی وکمی پرتوها باشند. در سالهای 1950 پیشرفتهای چشمگیری در پزشکی هسته ای بدست آمد. از این پیشرفتها یکی اختراع لوله افزاینده نوری Photo Multiplier Tube بود که می توانست نور اندکی را آشکار ساخته و اندازه آن را برآورد کند. یک فوتون نوری در برخورد با فوتوکاتد یک الکترون را از فتوکاتد آزاد می کند ،الکترون آزاد شده به سوی نخستین الکترود یا داینود شتاب داده شده و در آن جا باعث گسیل شمار بیشتری الکترون می گردد. این الکترونها به سوی دومین داینود که نسبت به داینود نخستین مثبت تربوده و الکترونهای بیشتری در آن آزاد می گردند شتاب داده می شوند و این کار ادامه می یابد. بیشتر PMT ها 10 داینود دارند به گونه ایکه شمار الکترونها از فتوکاتد تا آند لوله افزاینده نور 10 برابر می شود. برای مثبت تر بودن یک داینود نسبت به داینود پیشین آن یک ولتاژ بالا ( نزدیک 1000) نیاز است. ازپیشرفت های دیگر در این زمینه ساخت بلورهای بزرگ و خالص یدور سدیم ( Nal ) می باشد که هنگام جذب یک پرتوگاما می تواند درخششی چشمگیر داشته باشد. این بلورها برای آشکاسازی پرتوهای ضعیف نوری به گونه مستقیم به PMT وصل می شوند. این بلورها با افزودن اندکی ناخالصی از تالیم ( Tl ) کاملتر شده و با سیستم الکترونیکی همراه آن آشکارساز سینتیلاسیون یا آشکارساز سوسوزن نامیده می شوند. چون بلورهای سوسوزن نزدیک به 2000 بار چگالتر از گاز مورد استفاده در آشکار ساز GM هستند، برای آشکار نمودن پرتوهای گاما بسیار خوب کار می کنند. پرتوهای گاما با انرژی KeV 140 تابش شده از Tc بوسیله بلوری از،Tl) Nal) به ضخامت cm 1 به خوبی جذب می شوند. آشکارسازهای سوسوزن برای کاربردهای گوناگون پزشکی هسته ای دارای اندازه ها و شکلهای بسیارگوناگونی بوده و پرکابردترین آشکارسازها در پزشکی هسته ای می باشند. بلور حساس آشکارساز سوسوزن در یک پوشش ضد نور قرار دارد و تنها در جایی که به PMT وصل است باز است. چون آشکارساز سوسوزن بسیار حساس است برای کارهای تشخیصی و اندازه گیری های دیگر باید در برابر تابشهایی از گاما که از نقاط دیگر سوای نمونه مورد آزمایش می آیند حفاظت گردد. هنگامی که یک پرتو گاما انرژی خود را به بلور می دهد شدت نور تولید شده متناسب با این انرژی است. الکترونهای گسیل شده از فتوکاتد PMT در بخش برون ده دستگاه یک پالس ( تپ ) الکتریکی تولید می کنند. این پالس به روش الکتریکی ، در آمپلی فایر یا تقویت کننده تقویت می گردد و می تواند بگونه ای مستقیم با یک شمارشگر شمرده شود. از سوی دیگر به علت تناسب شدت نور ایجاد شده و انرژی پرتو برخورد کننده ،انرژی پرتوهای گاما را می توان با این آشکارساز اندازه گرفت. در بررسی های پزشکی هسته ای آشکار نمودن پرتوهای گامای تابش شده از بخشی کوچک از بدن ارزشمند است. برای رسیدن به این هدف یک پوشش سربی با ساختمان ویژه که در آن یک یا شمار فراوانی سوراخ وجود دارد و کولیماتور نامیده می شود به کار گرفته می شود. کار کولیماتور از میان بردن پرتوهای گامایی می باشد که از نقاط دلخواه گسیل نمی شوند.برخی از کولیماتورها مانند میدان هموار برای آشکارساختن پرتوهای گامای تابش شده از یک حجم بزرگ مانند کبد به کار می روند. در حالی که کولیماتور کانونی با شماری سوراخ به شکل مخروط ناقص از فاصله 7-12 سانتیمتری یک نمونه کوچک را دیده و کانونی می کند. این باریکه ساز در کارهای نگاره برداری پزشکی هسته ای برای حجم کوچک کاربرد دارد چرا که امکان آشکارسازی خوب پرتوهای گاما از یک حجم کوچک را فراهم می کند. درشرایط آزمایشگاهی ،یک باریکه ساز خوب می تواند دو چشمه رادیواکتیو نقطه ای شکل با فاصله کوچکتر از یک سانتیمتر را از هم تشخیص دهد. چون پرتوهای گامای پرانرژی درسرب هم نفوذ می کنند ،کولیماتورها باید برای گستره خاصی از انرژی های پرتوهای گاما طراحی شوند. بیشتر کولیماتورها برای پرتوهای Kev 140 تکنسیوم طراحی شده اند.در تشخیص ،آگاهی از چگونگی پخش مواد رادیواکتیو در یک عضو بسیار با ارزش است. نگاره برداری از چگونگی پخش مواد رادیواکتیو دربدن ،امروزه مهمترین کار پزشکی هسته ای است. امروزه نگاره برداری پرشکی هسته ای با بکارگیری آشکارسازهای سوسوزن انجام می شود . در این جا درباره یک دستگاه نگاره برداری پزشکی هسته ای یعنی جاروبگر خطی گفتگو می کنیم . نگاره های به دست آمده ازدستگاه های نگاره برداری پزشکی هسته ای در مقایسه با نگاره های به دست آمده از رادیولوژی خام به نظر می آیند ولی این نگاره های رادیوایزوتوپی یا اسکن اطلاعاتی را به دست می دهند که از هیچ راه دیگری نمی توان آنها را بدست آورد.
دستگاه های نگاره برداری در پزشکی هسته ای: در سال 1940 پیشگامان پزشکی هسته ای برای به دست آوردن نگاره ای از چگونگی پخش مواد رادیواکتیو در بخشهای گوناگون بدن ،آشکارسازها یا شمارنده های GM با حساسیت اندک را به کار می بردند. در سال 1950 نخستین جاروبگر یا اسکنر مکانیکی به وجود آمد. در جاروبگر خطی ، آشکارساز سوسوزن برای ثبت نقشه پخش تابش در بدن به دستگاه اسکنر وصل است و در برابر ناحیه زیر بررسی در مسیری رفت و برگشتی حرکت داده می شود. داده های بد ست آمده از جاروبگر خطی را به صورت نشانه های پشت سرهم به روی یک کاغذ رسم می کنند. دانسیته یا رنگ نشانه های بدست آمده ،نشانگر شدت اکتیویته آشکار شده از ناحیه های بدن بیمار می باشد. فاصله خطهای اسکن و سرعت حرکت سر جاروبگر را میتوان متناسب با چگونگی اندازه اکتیویته موجود در بخش زیر بررسی تنظیم کرد. گستره اسکن ( طول و عرض جاروب ) نیز می توانند تنظیم شوند.
جاروبگر خطی:
جاروبگرهای قدیمی ناحیه ای به اندازه های (cm 35 - cm 45) را می پوشانند. بسیاری از جاروبگرهای امروزی می توانند برای اسکن گرفتن از همه بدن بکار گرفته شوند. نگاره بدست آمده را می توان روی فیلمی با اندازه های استاندارد (cm 45- cm 35 ) منتقل کرد. چون نگاره برداری به روش جاروبگر خطی وقت گیر است و نمی توان از عضوهای حرکت دار نگاره برداری نمود این اسکنرها یا جاروبگرها امروزه جای خود را کم کم به دستگاه های نگاره برداری ثابت می دهند.
اسکن استخوان
اندیکاسیون (1 برای بیمارانhigh risk که مشکوک به سرطانهای ریه، پروستات، پستان، ... هستند یک سری تستها انجام میگردد که یکی از آن تستها، اسکن استخوان است.
2.برای تشخیص زودرس عفونت استخوان یا استئومیلیت بکار میرود. قبل از این که علائم بالینی خود را نشان دهد و قبل از اینکه درمان بیمار مشکلتر شود بهتر است اسکن استخوان انجام پذیرد. (3 در مورد آواسکولارنکروزیز بهتر است اسکن استخوان انجام گیرد. در سر استخوان گاهی رگ تغذیهای به دلایل ضربه، مصرف کورتون و ... دچار مشکل شده و گرفتاری مفصل حاصل میگردد. (4 تشخیص شکستگی استرس: جز شکستگی های کوچکی است که در رادیولوژی نمیتوان آن را دید.
(5)تشخیص بیماری پاژت (6) تشخیص آرتریت که با منشأهای مختلفی مثل سن بالا، بیماریهای رماتیسمی و ... حاصل شده (7) تعیین زنده بودن قسمتی از استخوان که مشکوک به نکروزه شدن آن هستیم مثلاً در تروما (8) برای تعیین مبدأ دردهای مبهم مفصلی (9) انجام اسکن استخوان به دلیل شواهد موجود در آزمایشات بیمار. (10) دیدن ضایعات مشکوک در رادیوگرافی که به طور دقیق نمیتوان آنها را تشخیص داد. سنجش تأثیر دارو و درمانهای گوناگون در سرطانهای استخوان همانند بررسی تأثیر درمان کموتراپی و آنتی بیو تیک تراپی (11) تشخیص تومورهای مختلف بدخیم و خوشخیم (12) تعیین محل پولیپ در بیماران مشکوک به تومورهای سرطانی مقدمات اسکن: 20 .1میلی کوری2. TC MDP سیستم گاماکمرا
آمادگی ضرورتی به ناشتائی بیمار نیست. ولی بهتر است بیمار در زمان پس از تزریق تا هنگام قرار گرفتن در زیر دستگاه، مرتباً آب بخورد. چرا که وقتی ماده رادیواکتیو وارد خون میشود مقداری جذب استخوان میشود و قسمتی که در خون باقی میماند وارد بافتهای دیگر میشود لذا جذب بافتی هم وجود دارد لذا برای کاهش این مورد(جذب بافتی) از بیمار خواسته میشود که مرتباً آب بخورد. مراحل تصویربرداری تزریق 20 میلی کوری به صورت سه مرحله تصویربرداری میگردد: 1) آنژیوگرافی 2) بلادپول (ذخیره خونی) 3) تصاویر تأخیری الف) آنژیوگرافی: تصاویر سریالی که بلافاصله پس از تزریق ماده رادیواکتیو تهیه میشود که مرحله آنژیوگرافی، مرحله ورود ماده رادیواکتیو به داخل عروق میباشد که حدود یک دقیقه طول میکشد. ب) ذخیره خونی: پس از مدت زمان کوتاه یک دقیقه، مادة تزریقی وارد مایع میان بافتی میشود اما هنوز جذب سیستم استخوان نشده لذا تصویربرداری در این زمان تصاویر بلادپول یا ذخیره خونی خواهد بود.
ج) تصاویر تأخیری: 2 یا 3 ساعت بعد تهیه میشود که با کمک دستگاه گاماکمرا، از تمام بدن به صورت پیوسته تصویربرداری انجام میگیرد(Whole body Scan) بررسی های قلب و اسکن قلب بررسی های قلب در پزشکی هسته ای با روشهای پیچیده ای انجام می شود زیرا زنش های پیوسته قلب جزئیاتی را که می توانند در نگاره دیده شوند ، محدود می کند . با بکارگیری سیگنالهای ECG برای فعال کردن آشکارساز در مرحله آسایش زنش قلب توان جداسازی نگاره را می توان افزایش داد . ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی Tc 99m و حساسیت بسیار دوربینهای گامای امروزی، امکان آشکار ساختن ساختمان قلب ، حجم و رگهای آن را در مرحله های گوناگون زنش قلب فراهم می سازد . روش هم زمان ساختن یا گام گذاری دوربین گاما با به کارگیری ویژگیهای پتانسیل الکتریکی قلب بیمار برای فعال کردن دوربین در هر مرحله دلخواه ، از اهمیت ویژه ای برخوردار است . برای نمونه با گرفتن اسکن از بیمار در حالت جلو مایل به راست به گونه ای که مرزهای بطن چپ در بیرون از بطن راست جا گیرد ، کانتور بطنی یا حجم درون بطنی به هنگام سیستول یا دیاستول با به کارگیری رخدادهای الکتریکی P و QRS منحنی زنش قلب به عنوان ماشه یا آغازگر ممکن است بررسی شود داده های به دست آمده در این روش برای تجزیه و تحلیل کار بطنی بسیار سودمند است . نخست حجم رادیواکتیو به سوی سیاهرگ توخالی بالایی ( ورید اجوف فوقانی ( رانده می شود سپس آهسته آهسته به سوی دهلیز راست و بطن راست و سرخرگ ششی حرکت می کند در برگشت از ششها حجم ماده رادیواکتیو را در گذر از اتاقکهای چپ می توان دید و در گذر از آئورت سرانجام وارد شاخه شکمی آئورت می شود . بنابراین ماده رادیواکتیو همه فضای قلب و رگهای اصلی را پیموده است . این حرکت می تواند داده های بالینی ارزشمندی بدست دهد .رادیوداروهایی که به دنبال حمله قلبی در جایگاه آسیب بتوانند متمرکز شوند ، در حال ساخت می باشند . امروزه تالیوم Te 201 برای اسکن قلب و بررسی پرفیوژن آن در هنگام آسایش و استراحت بکار برده می شود . داروی دیگری که بیشتر به کار می رود sestamibi، Tc 99m است . بررسی ماهیچه های قلب با بکارگیری رادیوداروهای یادشده امکانپذیر شده است در نگاره برداری ایزوتوپی از قلب ، با بکارگیری اسکن معمولی ، پخش نسبی رادیو داروها از یک حجم برروی یک سطح تصویر می شود . این کار از سه زاویه گرفته می شود و نگاره بدست آمده ای از این سه زاویه است که نمایش ساختار قلب را بدست می دهد . این نمایش به ستبرای ماهیچه میوکارد عمود بر سطح دوربین گاما ، جذب ناحیه ای میوکارد و کاهش بافتی بستگی دارد. در روش برش نگاری تک فوتونی یا SPECT ، دوربین گاما در یک قوس ˚180 به گرد قلب می چرخد . در این چرخش تصویرهای ( حجم روی سطح ) بسیاری (32 تصویر ) بدست می آید که پس از پالایش یا فیلتراسیون داده ها ، ترکیب تصویرها یا پروژکسیونها بگونه ای الکترونیکی و رایانه ای انجام می شود تا نگاره رادیوایزوتوپی اسپکت SPECT بدست آید . می توان با فیلتراسیون ویژه ای به کمک رایانه از ساختارهای بدست آمده و یا از پروژکسیونهای یاد شده نگاره سه بعدی بدست آورد .
اسکن کلیه ها در پزشکی هسته ای برای ارزیابی کار کلیه بویژه پس از پیوند آن روشهای ارزشمندی وجود دارد . اسید هیپوریک رادیواکتیو به سرعت به وسیله کلیه ها جذب می شود ، این ماده در خون تزریق شده و کلیه ها با یک دوربین گاما بررسی می شوند . نگاره های پشت سر هم ، هر چند دقیقه یک بار گرفته می شود . رایانه دستگاه دوربین گاما ، نگاره ها و ارزشهای کمی بدست آمده از پخش مواد رادیواکتیو در هر کلیه را که بگونه ای جداگانه اندازه گرفته شده ثبت می کند . نگاره های بدست آمده ، چگونگی پخش آهسته مواد رادیواکتیو را در هر یک از کلیه ها نشان می دهد . اگر شمار نگاره های ضبط شده فراوان باشد یک رایانه متصل به دستگاه برنامه ریزی ویژه می تواند نگاره ها را پشت سرهم مانند فیلم سینمایی نشان دهد که این روش برای پی بردن به چگونگی کار کلیه ها بسیار سودمند است . روش دیگر بررسی رینوگرام کلیه هاست . در این روش اکتیویته موجود در هر کلیه ( در زمانهای دلخواه ) که هم زمان با یک دوربین گاما به دست آمده است ، در برابر محور زمان رسم می شود . طرح طبیعی تراکم اکتیویته در برابر زمان برای شخص سالم مشخص است . با مقایسه منحنیهای بدست آمده می توان چگونگی کار هر کلیه را مشخص کرد
|