طرح تحقیق
تعریف موضوع تحقیق:
ازگذشته تاکنون افرادبسیاری درزمینه ی انرژی هسته ای فعالیت های بسیاری کرده اند و پژوهش های فراوانی انجام داد امابعضی تنهامتوجه این موضوع هستندکه ازانرژی هسته ای برای مصارف خطرناک وساخت بمب هسته ای می توان بهره برد.
اما مادراین تحقیق به کاربردهای صلح امیزانرژی هسته ای وتکنولوژی هسته ای درپزشکی به بحث وگفت وگوپرداخته ایم .
انرژی هسته ای کاربردهایفراوانی درپزشکی داردکه بسیارموردتوجه همگان واقع است وهدف ماازاین تحقیق بیان این کاربردهاوتغییرافکارعمومی واگاه کردن افرادازکاربردهای بی شماراین انرژی بی پایان است .انرژی که جوانان این مرزوبوم باتلاش وکوشش فراوان به ان دست یافته اند.
این فناوری (انرژی هسته ای)مارادراین زمینه تشخیص بیماری هاودرمان بیماران ازطریق پرتوپزشکی ورادیو گرافی ورادیوداروهاو…یاری می نمایدومی توان ازاین طریق سالانه جان بسیاری ازافرادجهان رانجات دادوبیماری های ان ها را بهبود بخشید.'
سوالاتی در رابطه با تحقیق:
1-آیا از انرژی هسته ای در پزشکی بهره می توان برد؟
2-مزایای PETوSPECTچیست؟
3-چگونه می توانیم از رادیو داروها استفاده کرد؟
به امید روزی که همگان به مصارف وکاربردهای صلح آمیز این انرژی پی ببرند.
پیشینه ی تحقیق:
مادراین راه به سایت های گوناگون همچون:سایت پژوهشکده ی بوعلی وسایت های مرتبط به پزشکی هسته ای…وکتب مختلف بطور مثال اصول حفاظت دربرابرپرتوها دررادیولوژی-نویسنده فرح جوزانی…مراجعه کرده وازاطلاعات موجوددران هابهره برده ایم وهدف مابرداشتن گامی کوچک درحد توان مان بوده است.امااین راه بسیاربلندوطولانی بوده است وبدین سبب جای پژوهش فراوان دارد.
اهداف واهمیت موضوع تحقیق:
اهمیت موضوع:این موضوع ازاین جهت دارای اهمیت است که که انرژی هسته ای برخلاف انچه که در اذهان عمومی شکل پیدا کرده دارای مصارف صلح امیز فراوانی می باشد که نوع برخورد و استفاده درست انسان از آن می تواند منجر به پیشرفت های چشمگیر در علوم مختلف
از جمله علم پزشکی گردد.
اهداف :
هدف کلی: روشن کردن افکار عمومی در رابطه با مصارف صلح امیزانرژی هسته ای درپزشکی میباشد.
اهداف جزئئ:
1-کاربردانرژی هسته ای درپرتو پزشکی
2-معالجه ی امراض بارادیو داروها
3-کاربرد انرژی هسته ای در پزشکی هسته ای
4-معالجه ی سرطان های گوناگون
نوع تحقیق:
تحقیق ما از نوع علمی توصیفی است ازانجا که هدفمان ازانجام این پژوهش توصیف عینی واقعی ومنظم خصوصیات یک موقعیت بوده است .زیراسعی وتلاشمان این بوده است که آنچه هست رابدون هیچ گونه دخالت یانتیجه گیری های ذهنی گزارش دهیم ونتایج عینی راازموقعیت بگیریم.
روش تحقیق:
دراین تحقیق ما برای استخراج مطالب واطلاعات به کتب گوناگون مراجعه کرده ایم وهمچنین ازبیمارستان هاومراکز درمانی پزشکی هسته ای دیدن کرده ایم ودر این روش ما علاوه برکتاب از سایت های اینترنتی ووبلاگ هاومجلات ومقالات گوناگون استفاده کردیم .
مادراین پژوهش ازروش میدانی وکتابخانه ای استفاده کردیم.
تعریف واژهاواصطلاحات:
1-انرژی:به معنی کار انباشته شده یا توانایی انجام کار تعریف میکنیم
2-تکنولوژی iechnologieعلم صنایع وحرفه ها
3-پزشکی:منصوب به پزشک .شغل وحرفه ی پزشک .طبابت
4-کاربرد:بکاربردن. ترتیب دادن اموراستعمال کردن
چکیده:
همانطور که می دانیم استفاده صلح آمیز ازتکنولوژی هسته ای کمک های شایان و قابل ملاحظه ای به بشریت کرده است و می توان نتیجه گرفت که بدست آوردن انرژی هسته ای برای استفاده از کاربرد های صلح آمیز و سودمند آن باید هدف همه مردم جهان قرار بگیرد.از تکنولوژی هسته ای در پزشکی استفاده های فراوانی به عمل می آید،که در این مقاله به گوشه ای از آن اشاره شده است.استفاده های تشخیصی بیماری هایی که عموما خطرناک هستند یا درمان بعضی بیماری ها که در بخش های مختلف پرتوپزشکی،پزشکی هسته ای و… صورت می گیرد.
فصل اول
مقدمه
مقدمه:
چرا هرگاه واژه ی انرژی هسته ای گفته می شود تمام توجه ی افراد جامعه به سمت وسوی بمب هسته ای جلب می شود؟
آیا انرژی هسته ای مصا رف دیگری نداردکه بتواند در خدمت مردم باشدوآرامش وراحتی بیشتری برای آن ها به وجود آورد؟
این سوالات افکار ما را به عنوان یک جوان ایرانی به خود مشغول کرده بودومسبب آن شود که ما دراین راه گام برداریم . درطی این تحقیقات به مصارف فراوان صلح آمیز انرژی هسته ای برخورد کردیم وبه همین دلیل تصمیم گرفته ایم که برای پاسخ دادن به این سوالات مبحث پزشکی رامورد بررسی قرار دهیم. با بررسی ها یی که انجا م شد، مصارف فراوانی را در پزشکی یا فتیم که در زمینه های مختلف عکس برداری ،تشخیص بیماری ها وتا حدودی در درمان بیماری ها که در بخش های گوناگون پزشکی یعنی پزشکی هسته ای وپرتو پزشکی انجام می گردد پی بردیم.
فصل دوم
تاریخچه
تا ریخچه:
یکی از روشهای تشخیصی و درمانی ارزشمند در طب، پزشکی هسته ای می باشد. که تبلور آن از ابتدا تا کنون تلفیقی از کشفیات مهم تاریخی بوده است. اولین جرقه در سال 1895 با کشف اشعه X و در 1934 با کشف مواد رادیواکتیو زده شد. اولین استفاده کلینیکی مواد رادیواکتیو، در سال 1937 جهت درمان لوسمی در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی بود. بعــــــد از آن در 1946 با استــــــفاده از این مواد توانستند در یک بیمار مبتلا به سرطان تیروئـــــید از پیشرفت این بیماری جلوگیری کنند.
البته تا 1950 کاربرد کلینیکی مواد رادیواکتیو بطور شایع رواج نیافت و مسکوت ماند. طی سالهای بعد از آن متخصصین و فیزیکدانان به این واقعیت پی بردند که می توان از تجمع رادیو داروها در ارگان هدف تصاویری از آن تهیه نمود و یا به درمان بافت آسیب دیده کمک نمود. بطوریکه در اواسط دهه 60 مطالعات بسیاری در خصوص طراحی تجهیزات لازم آغاز گشت. در دهه 1970 توانستند با جاروب نمودن از ارگانهای دیگر بدن مانند کبد و طحال، تومورهای مغزی و مجاری گوارشی تصاویری را تهیه نمایند. و در دهه 1980 از رادیو داروها جهت تشخیص بیماری های قلبی استفاده نمودند و هم اکنون نیز با ضریب اطمینان بسیار بالایی از پزشکی هسته ای در درمان و تشخیص و پیگیری روند درمان بیماریها استفاده می گردد.
تــــاریخ حدوث وقایع مــهم در پزشکی هسته ای:
1896¬ هنری بکرل ( (Henri Becquerel اشعه مرموز ساطع شده از اورانیوم را کشف کرد.
1897¬ ماری کوری( (Marie Curie این تابش مرموز را رادیواکتیوینه نامید.
1901¬ هنــری الکـــسا نــــدر دانــــلوس Henri Alexandre Danlos)) و یوگن بلاچ Eugene Bloch) ), رادیوم را در تماس با ناراحتی پوستی توبرکولوز قرار دارند.
1903¬ الکــــــســــاندر گراهـــامبل Alexander Graham Bell) ), جاگذاری منبع اورانیوم در داخل و یا نزدیکی بافت تومورال را پیشنهاد نمود.
1913¬ فــــردریــــک پــــروســچر Frederick Proescher) ) برای اولین بار مطالعه درمان بیماریهای مختلف را بتوسط تزریق ور یدی اروانیوم را بنیان نهاد.
1936¬ جان لارنس( (John H. Lawrence و برادرش ارنست( (Ernest اولین کاربرد کلینیکی رادیو نوکلو ئیدهای خاص را در درمان لوسمی بوسیلهP 32 بنیان نهادند.
1940¬ راکفلر ( (Rockefeller اولین سیکلو ترون را جهت تولید رادیوایزوتوپهای ویژه پزشکی در دانشگاه واشنگتن اختصاص داد.
1946¬ ســـا مو ئل. ام. ســـــدلــــــین (Samuel M. Seidlin) لئــــو. د. مارینــــلی Leo D. Marinelli)) و الیــــــنور اشری (Eleanor Oshry) , یک بیمار با سرطان تیروئید را با 131 Iدرمان کردند.
1947¬ بنـــدیکت کا سن( (Benedict Cassen ید رادیواکتـــــــیو را جهت تشخیـــــــص و افتراق ندولــــــــهای بد خیم و خوش خیم تیروئید بکار برد.
1950¬ ک. آر. کــــریســــپل( (K.R. Crispell و جان. پ. استراسلی(( John P. Storaasli سرم آلبومین انسانی نشاندار شده با I 131را برای تصویربرداری از حجم خون داخل قلب استفاده نمودند.
1951¬ سازمان دارو و غذای آمریکا ( FDA ), استفاده از I 131را برای بیماریهای تیروئید تایید نمود. این اولین مصوبه FDA در رابطه با رادیو ایزوتوپها بود.
1954¬ دیوید کول ( David Kuhl )یک سیستم ثبت فوتونی را برای اسکنــینگ ( Scanning) رادیو نــــــوکلئیــــــدها اختراع کرد. این پیشرفت پزشکی هســـــته ای را هم جهت با رادیــــــولوژی به سمت پیشرفتهای بیـــــشتر هدایت نمود
1955¬ رکس هاف( ( Rex Huff , میزان خروجی قلب را با استفاده از سرم آلبومین انسانی نشاندار شده با 131 I اندازه گیری نمود.
1958¬ هــال انگـــــر ( Hal Anger) دوربین سنتیلا سیون را اختراع نمود. بــــدینوسیله تصویربرداری دینامیک نیز در پزشکی هسته ای مقدور گشت.
1962¬ دیوید کول ( (David Kuhl بازسازی تصاویر توموگرافی نشر شده را ابداع نمود. بعدها این روش SPECT, PET نام گرفت.
تعمیم این روش در رادیولوژی همان CT می باشد.
1969¬ سی. ال. ادوارد( ( C.L. Edwards تجمع 67Ga را در سرطان گزارش نمود.
1970¬ FDA , اعلام نمود که با توجه به کاربردهای این مواد، رادیـــــــو داروها را می توان با عنوان دارو خطاب نمود. ایـــــن روند تا ژوئن 1977 کاملاً جا افتاد.
1971¬ سازمان پــــزشکی آمریکا, پزشـــکی هسته ای را به عنوان یکی از شاخه های طب به رسمیت شناخت.
1973¬ اچ ویلــــــــیـــــــــام استـــــراس (H. William Strauss)، تست ورزش را بعنوان اسکن میوکارد معرفی نمود.
1976¬ جان کـــیز ( (John Keyes اولین دوربین SPECT را طراحی نمود و رونالد جازاک اولین هــد ( Head ) دوربین SPECT را طراحی کرد.
1978¬ دیـــــــویـــد گــــــــلدنبـــــــرگ ( ( David Goldenberg, از آنتی بادی های نشاندار شده با مواد رادیواکتیو جهت تصویربرداری از تومورها استفاده نمود.
1981¬ جــی. پـــــی. مـــچ ( J.P. Mach) آنتی بادی های تک کلنی نشاندار شده با مواد رادیواکتیو را جهت تصـــــویربرداری از تومورها بکار برد.
1982¬ استیو لارسون ( ( Steve Larson و جف کاراسکو ایلو ( (Jeff Carrasquillo بیـــــــماران سرطانی ملانـــــومای بد خــــیم را با آنتـــــی بادی های تک کلنی نشاندار شده با I131 تحت درمان قرار داد.
1989¬ FDA, اولـــــین رادیو داروی پـوزیترون Rb) 82) را جهت تصویربرداری پرفیوزن ملانوما تصویب نمود.
1992¬ FDA ,اولین رادیو داروی آنتـــی بادی تک کلنی را جهت تصــــویربـــرداری از تومور تصویب کرد.
فصل سوم
مقدمه علمی
بخش اول -مفاهیم
بخش دوم -پرتوها
بخش سوم -منابع تولید نوترون
بخش چهارم -توضیح چند اصطلاح علمی
بخش اول -مفاهیم:
انرژی چیست ؟
انرژی برای به حرکت در آ وردن ،شتاب دادن،بلند کردن، گرم کردن ویانورانی کردن اشیاء لازم است.انرژی نه به وجود می اید ونه ازبین می رود .انرژی رانیز می توان از منابع طبیعی به دست اورد.
انرژی هسته ای چیست؟
انرژی که از هسته ی ام ها حاصل می گردد.
واپاشی هسته ای چیست؟
هسته بسیاری از اتم ها به ویژه ان هایی که خیلی سنگین وبزرگ اند پایدار نیستند ،گاهی اوقات اتم ازه ساخته شده نیز ناپایدار است ودوباره فرو می پاشد وبه این ترتیب دوره کاملی از فروپاشی ها زنجیر های صورت می گیرد تا بلاخره این روند با ایجاد یک عنصر پایدار پایان می یابد .
واپاشی هسته ای به سه صورت زیرانجام می گیرد.
1-شکافت هسته ای
2-جوش هسته ای
3- پرتو زایی
1-شکافت هسته ای
هسته یک اتم سنگین ناپایدار ممکن است به صورت طبیعی یامصنوعی واپاشی کند وتعداد نوترون اغلب بین 0تا5عدداست تبدیل شده وانرژی تولید میگردد.
شکل 1:شکافت هسته ای
2-جوش هسته ای:
هنگامی که هسته دواتم سبکتحت فشار بسیار زیاد وگرما قرار گیرد این دو دو هسته یک هسته ی بزرگتر وسنگین تر را همراه با تعدادی نوترون ومقداری انرژی که البته این انرژی ازانرژی اولیه داده شده کمتر است.
3-پروتوزایی:
عناصری هستند در طبیعت که بطور طبیعی پروزا هستند.مانند :عناصر توریم ،اورانیم ،نپتولیم ،اکتونیم واورانیم که همگی در مجموع سه نوع پرتو ممکن است از خود متساعد کنند:
1-پرتو آلفا . 2پرتو بتا 3-پرتو گاما
برخی از عناصر دیگر از برخورد اشعه های کیهانی به جو ایجاد می شود که عبارتند از:
هیدرژن وکربن
بخش دوم -پرتوها:
1- پرتو آلفا:
اگر تعدادی نوترون به هسته ی یک اتم پرتوزا با عدداتمی مشخص برخورد کند وهسته راناپایدار کند هسته پس از فرآیند به هسته ای پایدارهمراه باپرتوی آلفا تبدیل می شود .
آلفا هسته ی هلیم می باشد.
2- پرتو بتا:
اگر هسته ی اتم پرتو زایی به طور طبیعی برای پایداری به هسته اتم ناپایدار تبدیل شود
نورون ها یا عدد اتمی ویا عدد جرمی به میزانی کاهش می یابد وبه بتا تبدیل می شود .
در این حال اگراز شدید نوترون ها کاسه شود پرتو بتا منفی واگراز تعدادپوزیترو ها کاسته شود پرتو بتا مثبت می گردد.
3- پرتوی گاما:
هسته ی اتم که به طور طبیعی برانگیخته شده است با گسیل پرتوی گاما به پایداری می رسد.
بخش سوم -منابع تولید نوترون:
منابع اصلی تولید نوترون ها عبارت اند از: راکتورهای هسته ای ،واکنش های هسته ای ترکیب امرسیم،برلیم است.
در راکتورهای هسته ای شکافت هسته ای صورت گرفته ونوترون ها نیزتولید می شوندوچشمه نوترون هستند.درواکنش های هسته ای طی واکنش،هسته ی ذره سبک واتم سنگین یک ذره سبک واتم سنگین دیگریبه وجود می آید همراه با پرتو دهی وانرژی است.
چشمه ی امرسیم آلفا دهنده ی خوبی است ،یک لایه نازک برلیم روی آن قرار
قرار داده ونوترون تولید می کند.
بخش چهارم -توضیح چند اصطلاح علمی:
1- نیمه عمر ماده رادیو اکیو :
هیچ کس نمی تواند زمان فروپاشی هسته ی اتم به خصوصی را پیش بینی کند.اما زمانی خاصی که بای فروپاشی نیمی از اتم های یک ایزوتوپ لازم است را،نیمه عمر آن ایزوتوپ می گویند.
2- ایزوتوپ:
به اتم های یک عنصر که از لحاظ عدد اتمی یعنی تعداد الکترون ها وپروتن ها به هم شبیه هستند ولی اختلافی از لحاظ تعداد نوترون ها دارند راایزوتوپ ها ی یک عنصر می گویند.
3-اکتیویته:
آهنگ واپشی هسته هادر یک ثانیه اکتیویته می گویند.
واحد زمان /تعداد واپاشی هسته اکتیویته
واحدهای اندازه گیری اکتیویته درابتدا کوری (Ci) است وامروزه ازواحد بکرل (Bq)استفاده می شود.
4- دوز جذب شده:
پرتوهای ایجاد شده به هنگام تبدیل های هسته ای نوعی جریان انرژی دارتولید میکنند که تمام یا قسمتی از آن به وسیله ی ماده ای که پرتو به آن می تابد جذبمی شود.آن مقدار از انرژی که موادموردتابش در هر کیلو گرم جذب می کنندجذب تابش یا دوز جذب شده گویندکه واحدهای اندازه گیری آن ،گری(Gy)واحدی که قبلا برای اندازه گیری متداول بوده ،راد(rad)است.
5-رادیو ایزوتوپ:
ایزوتوپها با عدد جرمی آنها مشخص می شوند. حتی در حالت پایه بسیاری از ایزوتوپها ناپایدارند که ایزوتوپهای ناپایدار را رادیوایزوتوپ میگویند.
فصل چهارم
کاربردهای انرژی هسته ای درپزشکی
بخش هشتم-اسکن
بخش نهم-اندازه گیری میزان جذب
دارو ها و مواد غذایی
بخش دهم-معالجه سرطان چشم
بخش یازدهم-تو لید لایه های مرده
بخش دوازدهم-کاربرد های غیر
متعارف
بخش اول-رادیو تراپی
بخش دوم- سی تی اسکن(CT-SCAN) چیست؟؟
بخش سوم-رادیو گرافی
بخش چهارم-توموگرافی تابش پوزیترون (PET)
بخش پنجم-SPECT) )توموگرافی
بخش ششم:دوربین گاما
بخش هفتم-رادیو داروهاو معالجه امراض با آنها
بخش اول-رادیو تراپی
MRI چیست ؟
MRI=magnetic resonance imaging
یکی از بهترین تکنیکهادر دنیای پزشکی در تشخیص بیماریها استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی(MRI)است که بدون تابش اشعه ایکس می توان اسکن های واضحی از بافتهای مختلف بدن گرفت . در این روش برای ایجاد یک تصویر سه بعدی بدن از سه جهت تحت تابش یک میدان مغناطیسی قوی قرار می گیردکه شدت ان گاهی 60000 برابر شدت میدان مغناطیس زمین می باشد. وچون در تمام اندامهای بدن به میزان معینی اب وجوداردبدیهی است که هیدروژنهای موجود در اب که دوقطبی هستند تحت تاثیرمیدان مغناطیسی قرار گیرندو تقریبا در یک جهت بخط شوندکه اگر در این حالت به بدن امواج رادیویی با فرکانس معین بتابانیم سبب تولید یک جریان الکتریکی توسط هیدروژن خواهد شد و می توان با یک تقویت کننده وکامپیوتر تصویری از ان ناحیه معین بوجود اورد.
پزشکان با استفاده از این تکنیک ارزشمند توانستند از بافتهای مختلفی مانند مغز تصاویر واضحی بدست اورند در شکل زیر یک اسکن از سر انسان بروش MRIرا میبینیداگرتوموری در ان باشد ان تومور به صورت لکه ای در تصویر ظاهر خواهد شدکه رنگش با سایر نقاط سر متفاوت است زیرا میزان هیدرژن تومور با میزان هیدرژنهای اطراف فرق میکند بنابراین پس از تابش امواج رادیویی سیگنالها ودر نتیجه تصویر مربوط به ان ایجاد می شود امروزه پزشکان با استفاده از این فناوری می توانند با تشخیص محل لخته شدن خون در قلب و یا مغز از وقوع سکته در انسان جلوگیری کنند.
هنگامی که بیماری برای اسکن به این روش اماده میشود باید دقت شود که همراه وی هیچ گونه فلزی نباشد زیرا سبب اختلال در تصویر می شود.همچنین افرادی که در دستها یا پاهایشان پلاتین کار گذاشته شده ویا افرادی که از باطریهای قلب استفاده میکنند نباید از این روش برای عکس برداری استفاده نمایند.زیرا وسایل فلزی تحت تاثیر میدان می توانند در بدن حرکت کنند.
بخش دوم- سی تی اسکن(CT-SCAN) چیست؟؟
ریشه لغوی این شیوه تصویر برداری در حقیقت به معنی تصویر گیری مقطعی و عرضی از اعضای بدن می باشد. نام ترجیحی آن که در کتابها و کاربردهای پزشکی بکار می رود کلمه CT اسکن مخفف کلمات computerized tomography scan می باشد که کلمه scan اسکن به معنی تقطیع کردن و واژه توموگرافی از Tomo به معنی برش یا قطعه و graphy به معنی شکل و ترسیم است، گرفته شده است. در اصل به معنی تصویرگیری از برشهای قطع شده از یک عضو به صورت کامپیوتری می باشد.
ساختمان یک دستگاه سی تی یک دستگاه اسکن توموگرافی کامپیوتری از یک میز برای قرار گرفتن بدن بیمار ، یک گانتری که سر بیمار در آن قرار می گیرد، یک منبع تولید اشعه ایکس ، سیستمی برای آشکار کردن تشعشع خارج شده از بدن ، یک ژنراتور اشعه ایکس ، یک کامپیوتر برای بازسازی تصویر و کنسول عملیاتی که تکنولوژیست رادیولوژی بر آن قرار می گیرد، تشکیل شده است.
اصول کار دستگاه سی تی پس از اینکه بدن بیمار بر روی میز و سر آن در گانتری قرار گرفت و شرایط دستگاه بر حسب ناحیه مورد تصویر برداری تنظیم شد، یک دسته پرتو ایکس توسط کولیماتور (محدودکننده دسته اشعه) به صورت یک باریکه در آمده و از بدن بیمار رد می شود (پالس می شود). مقداری از انرژی اشعه هنگام عبور از بدن جذب و باقیمانده اشعه با عنوان پرتو خروجی که از بدن بیمار عبور می کند توسط آشکار سازی که مقابل دسته پرتو ایکس قرار دارد، اندازه گیری شده و بعد از تبدیل به زبان کامپیوتری در حافظه کامپیوتر ذخیره می شود. بلافاصله پس از اینکه اولین پالس اشعه بطرف بیمار فرستاده و اندازه گیری شد و لامپ اشعه ایکس یک حرکت چرخشی بسیار کم انجام داد، دسته پرتو ایکس دوباره پالس شده ، مجددا اندازه گیری می شود و در حافظه کامپیوتر ذخیره می گردد. پاین مرحله چند صد یا چند هزار بار بسته به نوع دستگاه تکرار می شود تا تمام اطلاعات مربوط به عضو مورد نظر در حافظه کامپیوتر ذخیره شود.
بخش سوم-رادیو گرافی
رادیوگرافی، عکسبرداری از بدن با پرتوهای ایکس و رادیوسکوپی مشاهده مستقیم بدن با آن پرتوها است. در عکاسی معمولی از نوری که از چیزها بازتابش می شود و بر فیلم عکاسی اثر می کند، استفاده می شود؛ در صورتی که در رادیوگرافی پرتوهایی به کار می برند که از بدن می گذرند.
پرتوهای ایکس قدرت نفوذ و عبور بسیار زیادی دارند. به آسانی از کاغذ، مقوا، چوب، گوشت و حتی فلزهای سبک مانند آلومینیوم می گذرند، لیکن فلزهای سنگین مانند سرب مانع عبور آنها می شود. اشعه ایکس از استخوان های بدن که از مواد سنگین تشکیل شده اند عبور نمی کند، در صورتی که از گوشت بدن به آسانی می گذرند. همین خاصیت سبب شده که آن را برای عکسبرداری از استخوان های بدن به کار برند و محل شکستگی استخوان ها را مشخص کنند. برای عکسبرداری از روده و معده هم از پرتوهای ایکس استفاده می شود، لیکن برای این کار ابتدا به شخص مایعاتی مانند سولفات باریوم می خورانند تا پوشش کدری اطراف روده و معده را بپوشاند و سپس رادیوگرافی صورت می دهند . پرتوهای ایکس در پزشکی و بهداشت برای پیشگیری، تشخیص و درمان به کار می رود، به طوری که در فناوری های مربوطه یکی از ابزارهای اساسی است.
بخش چهارم-توموگرافی تابش پوزیترون (PET)
PET با استفاده از تابش های ساطع شده از مواد رادیواکتیو تصاویر قسمتهای مختلف بدن را تولید می کند. مواد رادیواکتیو به درون بدن تزریق می شوند و معمولاً به دام اتمهای رادیواکتیو مثل کربن -11، فوئور -18، اکسیژن -15 و یا نیتروژن -13 که نیمه عمر کوتاهی دارند، گرفتار می شوند. این اتمهای رادیواکتیو ایزوتوپهای رادیواکتیو اتمهای طبیعی هستند که عمر کوتاهی دارند. با بمباران اتمهای طبیعی به وسیله نوترون می توان این اتم ها را تولید کرد. وقتی مواد رادیواکتیو تزریق شده به بدن با الکترونهای درون سلول برخورد می کنند، پوزیترون اشعه گاما تولید می شود. در روش PET با دنبال کردن این اشعه های گاما تصویر برداری انجام می شود.
در یک PET اسکن همانطور که گفتم ابتدا به بیمار مواد رادیواکتیو تزریق می شود، سپس بیمار روی یک تخت صاف دراز می کشد. این تخت به درون یک اتاقک استوانه ای شکل وارد می شود، در دیواره های این اتاقک دنبال کننده های اشعه گاما به صورت آرایه دایره ای شکل قرار گرفته اند. این دنبال کننده ها یک سری کریستالهای Scintillation دارند که هر کدام به یک تقویت کننده نوری متصل است. این کریستالها اشعه های گامای ساطع شده از بیمار را به فوتون های نور تبدیل می کنند تقویت کننده نوری این فوتونها را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل کرده و آنها را تقویت می کند. کامپیوتر این سیگنالها را پردازش کرده و تصویر را تشکیل می دهد. سپس تخت بیمار جا به جا شده واین فرآیند تکرار می شود. در نتیجه یک سری تصویر از عضوی که در آن تزریق شده ( مثل مغز، سینه، کبد و … ) به دست می آید این تصاویر کنار هم قرار می گیرند تا یک تصویر سه بعدی از عضو مورد نظر به وجود آید.
PET می تواند تصاویری از جریان خون ودیگر فعالیت های بیوشیمیایی بدن، بسته به این که چه نوع مولکولی به دام اتمهای رادیواکتیو افتاده است، تهیه کند. به عنوان مثال PET می تواند تصاویری از متابولیسم گلوکز در مغز تهیه کند. با این حال مراکز PET کمی در دنیا وجود دارد چون این مراکز باید در کنار یک شتابدهنده ذرات ساخته شوند تا بتوان رادیوایزوتوپهای مورد استفاده در این روش را تامین کرد
شکل2 :تصویر یک دستگاه PET
کاربرد PET در نورولوژی :
بدلیل کاهـش متابولیسـم در بخـشهایی از مغز در مراحل اولـیه بیماری، اسکن PET قادر است " چندین ســــال قبل از اینکه پزشکی بتواند توسـط روشهای مرسـوم بیماری فراموشی را تشخـیص دهد " نارسائـیهـــائی را که شاخص این بیماری است را نشان دهـد. PET بیماری پارکینـسون ( لقمه ) را نـیز بـهتر از بقیه سـیستم های تصویربرداری نشان میـدهد. در کانونهـا ی حمله ای صرع در مغـز کودکـان متابولـیسم کّلوکـز کاهش می یابـد وچنانچه شرح داده شد فقط در تصاویر PET میتوان تــغییرات متابولیـسم را مشاهده نمـود. جراح مغز فقــط با کمک تـصاویر PET میــتواند محل دقیـق کانونهـای حمـله صـرع در مغز را مشخص نمـوده و بـرای خـارج نمودن آنها و مـداوا ی بیـــمار اقــــدام نماید.
بخش پنجم-SPECT) )توموگرافی
SPECT روشی بسیار شبیه به PET است با این متفاوت که ایزوتوپهای مورد استفاده در این روش ( که عبارتند از زنون – 133، تکنتیوم – 99 و لودین – 123 ) زمان واپاشی طولانی تری دارند و به جای تابش 2 اشعه گاما فقط یک اشعه گاما تابش می کنند. این روش نیز می تواند اطلاعاتی در مورد جریان خون و پراکندگی موارد رادیواکتیو در بدن ارائه دهد، البته تصاویر آن حساسیت کمتری دارند و جزئیات کمتری را نسبت به تصاویر PET نشان می دهند. اما مزیت مهم این روش نسبت PET این است که به گرانی روش PET نیست. در ضمن تعداد مراکز SPECT بیشتر از مراکز PET هستند، چون در این موارد دیگر نیازی نیست که مراکز در کنار یک شتاب دهنده ساخته شوند.
شکل3:نمونه های عکس برداری شده بروش توموگرافی
سیستمهای توموگرافی حرکتی:
اطلاعات مربوط به عمق را در بر دارد و در همه سطوح به جز سطح مورد نظر ، عدم وضوح یا رنگ باختگی حرکت عمومی ایجاد می کند.
در این روش لوله اشعه ایکس و فیلم را حول محوری واقع در صفحه مورد نظر از بدن حرکت میدهند. و اسکن به صورت خطی یا پیچشی یا دایره ای صورت می گیرد.
قدرت این روش برای جداکردن یک روش خاص محدود است چون فقط می تواند صفحات غیر دلخواه را کم رنگ کند. کیفیت وضوح تصویر با رادیوگرافی معمولی فرقی ندارد.
توموگرافی محوری کامپیوتری این مزیت را دارد که قادر به تولید تصویر ایزوله از یک قسمت و حذف کامل قسمتهای دیگر است.
– محاسن اسکنرهای توموگرافی محوری کامپیوتری(CAT):
1 .به دلیل تولید تصاویر مقطعی مستقل عوامل تداخلی سطح دلخواه را کاهش نمیدهند.
2 .فقط قسمت مورد نظر پرتودهی می شود ، در نتیجه دوز اشعه ایکس کم است.
3 .اختلافات تضعیف بافتی کمتر از یک درصد را می توان مشاهده کرد
بخش ششم:دوربین گاما
امروزه یکی از ابزارهای مهم در پزشکی هسته ای دوربین گاما است . این وسیله برای به تصویر کشیدن پرتو های گامای ساطع شده از عضو هدف به کار می رود . پس از آنکه در پخش پزشکی هسته ای بیمار را روی تخت خاص خود مستقر کردند رادیو ایزوتوپ را تجویز می کنند.
رادیو اکتیویته در بافت هدف تجمع می کند بعضی از رادیو ایزوتوپ ها بافت هدفشان چند گانه است اینها در اسکن از کل بدن به کار میآیند. ولی به طور مثال رادیو ایزوتوپی Dtpa TCدر ناحیه ی کلیه تجمع پیدا میکند . اگر از TC_ Dmsa استفاده کنیم در ناحیه ی کبد تجمع می کند . ویژگی رادیو ایزوتوپ آن است که در هر جایی که متابولیسم بیشتر است تجمع بیشتر است . وقتی رادیو ایزوتوپ تجویز شد به سه شکل به بیمار داده می شود یا به درون رگ تزریق می کنند یا به صورت خوراکی است یا استنشاق .
درون بافت رادیو ایزوتوپ شروع به پرتودهی می کند و خود بافت منبع تابش پرتو می شود . و گاما با انرژی مناسب برای دتکتور ساطع می شود .
بخش هفتم-رادیو داروهاو معالجه امراض با آنها
تزریق رادیو دارو، رادیو ایزوتوپ هایی که در پرتو پزشکی به کار می روند ، "رادیو دارو" نام دارند. 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 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 )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 .
چگونگی استفاده از رادیو داروها
روشهای تشخیص زنده ، آن روشهایی هستند که در آنها یک رادیودارو در سیستم یک مریض زنده بطریق خوراندن ، تزریق یا با استنشاق وارد می گردد. اشعه گاما نشر شده بوسیله رادیوداروها برای تامین اطلاعات مورد نظر مونیتور می شوند. آشکارسازهای اشعه گاما بکار رفته در تشریح و عکسبرداری طبی غالبا به نام "دوربین های گاما" هستند. اکثر آشکارسازهای یدید سدیم جفت شده با لوله های فتومولتی پلایر بکار می روند ، چرا که در این مورد بازدهی بالا مهم تر از تفکیک خوب انرژی است
روشهای غیر زنده رادیودارویی که به مریض تزریق می شود، باید برای مدت طولانی کافی در عناصر هدف بماند، ولی نه طولانی تر از حد ، تا جذب در 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 می ماند قبل از آنکه بوسیله فرآیندهای متابولیکی از فعالیت افتاده یا از سیستم بدن خارج شود.
جدول صفحه بعد بعضی از انواع شیمیایی و کاربردهای آنها را در پزشکی هسته ای و به عنوان رادیودارو نشان می دهد.
ادیو نوکلید
شکل شیمیایی
کاربرد
99mTc
پرتکنتات سدیم
مغز ، تیروئید ، غدد بزاقی ، عکس برداری استخر خونی ، مکان یابی ، جفت جنین
99mTc
کلوئید آلبومین
جگر ، طحال ، عکسبرداری مغز استخوان
99mTc
اتی درونات EHDP
عکسبرداری استخوان
99mTc
پنتتات DTPA
عکسبرداری مغز ، ریزش کلیوی ، عکسبرداری تنفس شش
99mTc
پیروفسفات PPi
عکسبرداری استخوان ، عکسبرداری آرواره
131I
یدید سدیم
تشخیص کار تیروئید ، عکسبرداری تیروئید
125I
آلبومین
تعیین حجم خون و پلاسما ، بررسیهای تیروئید
123I
یدید سدیم
تشخیص کار تیروئید ، عکسبرداری تیروئید
201Tl
کلرید تالوس
عضلات قلب ، گردش خون
133Xe
گاز
عکسبرداری تنفسی ، مطالعات جریان خون
67Ga
سیترات گالیم
عکسبرداری تومور
جدول شماره 1: کاربردمواد شیمیایی بعنوانرادیو دارو
تکنسیم
99mTl ، رادیونوکلیدی است که در روشهای تشخیص پزشکی هسته ای بیشتر از همه رادیونوکلیدها مورد استفاده قرار گرفته است. تکنسیم ، دارای خواصی است که کاربرد آن را در تشخیص امراض مناسب می سازد. نیمه عمر آن 6.01h است که برای گرفتن اطلاعات پزشکی مدت زمان کافی است، ولی آن اندازه طولانی نیست که مریض دچار پرتوگیری تشعشعی غیرضروری گردد. اشعه گاما با انرژی 142.7KeV نشر شده بوسیله تکنسیم دارای انرژی کافی برای نفوذ به نسوج و آشکارسازی ضعیف است. هزینه تولید 99mTl در حد معقولی است.
ید
سه ایزوتوپ از ید وجود دارد که برای عکسبرداری جهت تشخیص بکار می روند. این ایزوتوپها عبارتند از 131I ، 125I ، 123I. کشش خاص I برای تیروئید ، آن را مفیدترین ایزوتوپ برای عکسبرداری و درمان این غده ساخته است. این رادیوایزوتوپ ها معمولا بطرق شیمیایی به محلولی از یدید سدیم تبدیل می شوند. ید نیز دارای خواص غنی و گوناگون شیمیایی همانند تکنسیم است، لذا می تواند با بسیاری از مولکولهای مختلف همراه باشد.
تالیم
201Tl از فروپاشی 201Pbحاصل می شود. سرب ابتدا بوسیله بمباران پروتونی فلز تالیم حاصل می گردد و سپس 201Tl بوسیله EC به 201Hg پایدار با نیمه عمر 79.9 ساعت فروپاشی می کند. با توجه به این که یون ، +Tl از نظر شیمیایی ، مشابه +K است ، 201Tl غالبا برای عکسبرداری از قلب استفاده می شود. پتاسیم در کار عادی قلب در هنگام فعالیت های بدنی در آنجا جمع می گردد.
گزنون
این گاز بی اثر از نظر شیمیایی ، یک محصول جانبی از شکافت است. با توجه به این که 133Xe گاز است ، می تواند استنشاق شده و ابتدائا برای تشریح و عکسبرداری شش ، مانند بررسی تهویه موضعی شش ها مورد استفاده قرار گیرد.
گالیم
گالیم در جدول تناوبی در گروه آلومینیوم قرار دارد. ردیاب تشعشعی 67Gaبوسیله جذب الکترون
با نشر اشعه گاما ( 93.3 ، 184.6 ، 300.2 کیلو الکترون ولت) به 67Zn فروپاشی می کند.
67Gaبصورت ترکیب سیترات در بسیاری از انواع تومورها مورد استفاده قرار گرفته و برای نشان دادن تومورهای نسوج نرم بکار می رود. ایزوتوپ 72Ga نشان دهنده کشش بیشتری برای نسوج اسکلتی نسبت به نسوج نرم است و برای اسکن کردن تومورهای استخوانی بکار رفته است.
بخش هشتم-اسکن
مقدمات اسکن:
در این روش به بیمار میزان 20 میلی کو ری گاما کمرا تزریق می شود وامادگی های زیر ضروری است 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 می شود مقداری جذب استخوان می شود و قسمتی که در خون باقی می ماند وارد بافتهای دیگر می شود لذا جذب بافتی هم وجود دارد لذا برای کاهش این مورد از بیمار خواسته می شود که مرتباً آب بخورد.
مراحل تصویربرداری
تزریق 20 میلی کوری به صورت سه مرحله تصویربرداری می گردد: 1) آنژیوگرافی 2) بلادپول (ذخیره خونی) 3) تصاویر تاخیری
الف) آنژیوگرافی: تصاویر سریالی که بلافاصله پس از تزریق ماده رادیواکتیو تهیه می شود که مرحله آنژیوگرافی، مرحله ورود ماده رادیواکتیو به داخل عروق می باشد که حدود یک دقیقه طول می کشد.
ب) ذخیره خونی: پس از مدت زمان کوتاه یک دقیقه، ماده تزریقی وارد مایع میان بافتی می شود اما هنو زجذب سیستم استخوان شده لذا تصویربرداری در این زمان تصاویر بلادپول یا ذخیره خونی خواهد بود.
ج) تصاویر تاخیری: 2 یا 3 ساعت بعد تهیه می شود که با کمک دستگاه گاماکمرا، از تمام بدن به صورت پیوسته تصویربرداری انجام می گیرد.Whole body Scan))
شکل5:بیمار برای اسکن آماده می شود.
اسکن استخوان
از این روش برای تشخیص بیماری های زیر استفاده می شود:
1)برای بیمارانhigh risk که مشکوک به سرطانهای ریه، پروستات، پستان، … هستند یک سری تست ها انجام می گردد که یکی از آن تست ها، اسکن استخوان است.
2) برای تشخیص زودرس عفونت استخوان یا استئومیلیت بکار می رود. 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 تغذیه ای به دلایل ضربه، مصرف کورتون و … دچار مشکل شده و گرفتاری مفصل حاصل می گردد.
4)تشخیص شکستگی استرس: جز شکستگی های کوچکی است که در رادیولوژی نمی توان آن را دید.
5)تشخیص بیماری پاژت
6)تشخیص آرتریت که با منشاهای 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 مبدا دردهای مبهم مفصلی
9)انجام اسکن استخوان به دلیل شواهد موجود در آزمایشات بیمار.
10)دیدن ضایعات مشکوک در رادیوگرافی که به طور دقیق نمی توان آنها را تشخیص داد.
سنجش تاثیر دارو و درمانهای گوناگون در سرطانهای استخوان همانند بررسی تاثیر درمان کموتراپی و آنتی بیو تیک تراپی
11)تشخیص تومورهای مختلف بدخیم و خوش خیم
12)تعیین محل پولیپ در بیماران مشکوک به تومورهای سرطانی
اسکن قلب
اسکن قلب: اسکن از قلب معمولاً تا ۶۴ برش و وضوح خیلى بالا و سرعت بالا صورت مى گیرد که معمولاً هرگونه اختلال در عملکرد عروقى قلبى را مشخص مى کند.
به طور کلى هرگونه بیمارى را مى توان با CT اسکن از نقاط مختلف بدن تشخیص داد. معمول ترین موارد انجام CT اسکن در تشخیص سنگ هاى مثانه و کلیه، عفونت آپاندیس، عفونت پانکراس و عدم عملکرد کیسه صفرا است.
شکل6:بیمار در حال اسکن
اسکن جمجمه: تشخیص ضربه مغزى و خونریزى داخلى معمولى ترین دلیل براى اسکن از سر است. این اسکن بدون تزریق ماده حاجب انجام مى شود و خونریزى حالت متمایزترى خواهد داشت. براى تشخیص تومور نیز از ین روش به همراه تزریق ماده حاجب استفاده مى شود که البته دقت MRI را ندارد. از CT اسکن سر و گردن و منطقه دهانى معمولاً براى آمادگى جراحى استخوان صورت و فک و گاهى تشخیص تومور یا کیست در ناحیه فک ها و سینوس ها و تیغه بینى استفاده مى شود.
اسکن قفسه سینه:
CT اسکن بهترین روش براى تشخیص تغییر بافت شش ها به صورت حاد و یا مزمن است. به طور معمول براى تشخیص بیمارى هاى تنفسى مثل ذات الریه یا سرطان از CT اسکن بدون ماده حاجب استفاده مى شود.
اسکن مغز
برای انجام اسکن مغز از دو نوع دارو استفاده می کنیم: الف)نوعی ازداروها که ازسد خونی- مغزی بور نمی کنند. ب) نوعی از داروها که از سد خونی- مغزی عبور می کنند.
اندازه گیری مواد در بدن : (سرب و کادمیم و….)
مقدار زیاد برخی مواد مثل سرب ، کادمیم،ازت،آهن و … در بدن اثار نامطلوبی دارد،برای مثال:
افرادی که در کارخانه باتری سازی کار می کنند و با سرب سر و کار دارند،اگر سرب بدن آنها افزایش یابد نتایج نا مطلوبی را به ثمر خواهد رساند برای مثال: در مغز استخوان موجب کم خونی می شود.
در بافت استخوان موجب شکنندگی استخوان می شود.
در مغز موجب کم هوشی می شود.
در قلب موجب سفت شدن ماهیچه قلب و خارج شدن آن از حالت ارتجاعی می شود.
یکی از راه های اندازه گیری سرب در بدن:
اگر به ساق پای کسی سرب تزریق شود به راحتی می توان میزان سرب را در مغز استخوان او اندازه گرفت.
یکی دیگر از راه های اندازه گیری سرب در بدن،استفاده از اشعه گاما:
اشعه گاما را به مواد موجود در استخوان می تابانند که آنها را تحریک می کند .سپس برای خارج شدن استخوان از این حا لت ،اشعه ایکس و گاما را با انرژی های مختلف از استخوان می گیرند که این پرتو ها توسط آشکارساز HPGTجذب و انرژی را از روی ارتفاع قله ها اندازه گیری می کنند و بدین گونه متوجه میزان سرب در استخوان می شوند.
بخش نهم-اندازه گیری میزان جذب دارو ها و مواد غذایی
برخی بیماری ها باعث کاهش برخی مواد داخل بدن می شوند .یکی از این امراض بیماری MEاست.در این بیماری پروتئین جذب بدن نمی شود و به مرور زمان فرد بیمار ضعیف می شود.
برای تشخیص این بیماری به فرد بیمار ویتامین رادیو اکتیو می دهند و اکتیویته بدن بیمار را هر چند ساعت اندازه گیری می کنند و با اکتیویته بدن یک فرد سالم مقایسه می کنند تا دریابند که این ویتامین بعد از چند ساعت جذب و دفع می شود و به این روش به شدت بیماری فرد بیمار پی می برند.
بخش دهم-معالجه سرطان چشم
اگر برای چشم فردی مشکلی بوجود بیاید،چشم فرد را به طور کامل تخلیه کرده و به جای آن کره ای شیشه ای قرار می دهند.اما چند مرکز درمانی در کشورهای پیشرفته وجود دارند که با تابش پروتون از هسته هیدروژن با بهره گیری از یک شتاب دهنده خاص به درمان اینگونه بیماران می پردازند.
بخش یازدهم-تو لید لایه های مرده
با تاباندن اشعه به پوست ،لایه های مرده ای در روی پوست ایجاد می شود که موجب سخت شدن پوست می شود .برای مثال از این روش برای سخت شدن سم اسب ها و زبر شدن پوست دست کارگران کارخانه های صنعتی استفاده می شود.اما این روش از نظر وزارت بهداشت تایید نشده است.
بخش دوازدهم-کاربرد های غیر متعارف
برای از بین بردن استخوان اضافه گوش با دادن اشعه ایکس یا پروتون توسط یک شتاب دهنده استخوان اضافه را می سوزانند.
اندازه گیری مقدار خون بدن- رقیق سازی
مقدار ماده رادیو اکتیو در خون به رگ تزریق کند مدتی صبر می کند تا در کل بدن پخش شود بعد مقدار چند سی سی از این خون را گرفته و اکتیویته آن را اندازه می گیرند و با توجه به قوانین خاص خود به حجم و مقدار خون جریان یافته در بدن و رگ ها پی می برند.
فصل پنجم
مصاحبه
مصا حبه
مصاحبه سایت زیست هسته ای ( 8) با آقای دکتر قیصری
استاد ارجمند جناب آقای دکتر قیصری
همانگونه که مستحضرید از مباحث جدی در عرصه بین المللی، مساله استفاده و دسترسی کشورمان به تکنولوژی هسته ای است. از آنجا که دانشگاه به عنوان یک کانون علم خیز و دانش پرور همواره بستر مناسبی برای پاسخگویی گفتمان های رایج در جامعه است، لذا از جنابعالی تقاضا می شود برای مزید اطلاع دانشگاهیان پاسخ سئوالات علمی مطرح در این زمینه را بیان فرمائید.
جناب آقای دکتر فن آوری هسته ای یعنی چه و ساز و کار دستیابی به آن چگونه است ؟
جواب:
دل هر ذرّه ای که بشکاف آفتابیش در میان بینی
دردل هر ذره خورشیدی نهان ناگهان آن ذره بگشاید دهان
ذرّه ذرّه گـردد افلاک و زمیـن پیش آن خورشید جست از کمین
درباره فناوری هسته ای می توان گفت:
تکنیک ها یا فنونی است که با آنها از ذرات هستـه ای در صنعـت، پزشکی ، کشـاورزی و …. استفاده می شود. یا در هنگام شکافت هسته های سنگین، یا جوش خوردن بهم هسته های سبک انرژی حاصل می شود که می تواند مثلا تولید برق کند و هم جهت تخریب مانند بمب مورد سوء استفاده قرار گیرد. اصولاً اتم هر عنصر در وسط هسته ای دارد که از ذراتی به نامهای پروتون و نوترون تشکیل شده است. هر چه عنصر سنگین تر باشد تعداد این ذرات در هسته آن بیشتر است، مثلاً هیدروژن معمولی فقط هسته آن یک پروتون است، هیدروژن سنگین ( هیدروژن دو تریم ) هسته آن از دو ذرّه یک پروتون و یک نوترون ساخته شده است، ولی عنصر سنگینی مانند اورانیوم U هسته آن 92 پروتون و حدود 146 نوترون دارد.
هر عنصر، اتم آن می تواند هسته هایی با تعداد نوترونهای متفاوت داشته باشد مثلاً دارای 143 نوترون و اورانیوم دارای 141 نوترون در هسته است، هسته هایی که از یک عنصر تعداد نوترونهای متفاوت دارند را ایزوتوپ هم گویند، وقتی تعداد نوترونها یا پروتونها در هسته از حد متعادل کمتر یا بیشتر باشد، آن هسته رادیواکتیو است و از خود ذراتی مانند بتا ( الکترونها و پوزیترونها ) ، گاما ( پرتوهای الکترومغناطیسی ) آلفا (هسته اتم هلیوم ) به بیرون پرتاب می کنند که این ذرات را تابش های ( یا پرتوهای یا اشعه های ) هسته ای گویند. از این ذرات در فناوری های هسته ای استفاده می شود.
علاوه بر این در دستگاههای شتاب دهنده مانند سیکلوفرون سازمان انرژی اتمی ایران در کرج، ذرات هسته ای مانند پروتونها و غیره را شتاب می دهند و وقتی این ذرات به انرژی زیاد رسیدند با عناصر برخورد داده می شوند و این عناصر را رادیو اکتیو می سازند، که مورد استفاده صنعت، کشاورزی و پزشکی است، یا در شتاب دهنده الکترون، الکترونها را به انرژی جنبشی زیاد می رسانند، مانند شتاب دهنده الکترون در مرکز پرتو فرآیند سازمان انرژی اتمی ایران در تفت ( یزد ) از آن در صنعت، در استریل نمودن لوازم پزشکی، کشتن باکتریها و… استفاده می کنند ، یا در شتاب دهنده الکترون در مرکز پرتو درمانی شهید رمضان زاده یزد از این پرتو ها برای از بین بردن سلولهای سرطانی استفاده می گردد. بنابراین موارد فوق الذکر فناوری های هسته ای هستند که به طور نمونه به آنها اشاره شد.
انرژی هسته ای و کاربرد آنها و برتری این انرژی بر سایر انرژی ها، لطفاً توضیح دهید؟
هسته های سنگین مانند اورانیوم U و پلوتونیوم Pu ، در اثر برخورد ذراتی مانند نوترونها به آنها شکافته شده و به دو هسته کوچکتر و تعدادی ذرات تبدیل می شوند و در این فرآیند مقداری جرم به انرژی تبدیل شده و آزاد می گردد که این فرآیند را شکاٿ هسته ای ( فیسیون ) گویند.
همچنین هسته های سبک، مانند هسته اتم هیدروژن اگر در محیطی بسیار داغ در کنار هم قرار گیرند و به هم برخورد کنند بهم جوش خورده به هسته بزرگتری مانند اتم هلیوم و ایزوتوپهایش تبدیل می شوند باز در این واکنش مقداری جرم به انرژی تبدیل می شود و آزاد می گردد، این فرآیند را هم جوشی هسته ای نامند. انرژی خورشید که به صورت نور و حرارت تابش می کند از فرآیند هم جوشی هسته ای پدید می آید.
کشف انرژی آزاد شده در هنگام فرآیند های هم جوشی هسته ای و شکافت هسته ای سرآغاز تحولی عظیم در زندگی بشر است. از این انرژی های هسته ای به صورت مفید و مسالمت آمیز در نیروگاههای برق هسته ای، در کشتی های عظیم، در زیر دریائی ها و ناوهای بزرگ به عنوان نیروی محرک استفاده می شود. از این انرژی جهت تخریب و ویرانی و کشتار انسانها و موجودات به صورت انفجارهای هسته ای که میلیاردها هسته در فاصله زمانی کوتاه شکافته شده یا به هم جوش می خورند مقادیر متنابهی انرژی آزاد می گردد، نیز استفاده کرده اند، ( بمب های هسته ای ).
معمولاً هسته های قابل شکافت به آسانی بدست نمی آیند. مثلاً اورانیوم بعد از استخراج از معادن و جدا نمودن آن از سایر ترکیبات و مخلوطها ، ایزوتوپ قابل شکافت آن ٿراوانی طبیعی برابر 72/0 درصد و اورانیوم برابر 3/99 درصد است . جدا نمودن و بالا بردن درصد آن را غنی سازی اورانیوم گویند . درصد غنی سازی بسته به نوع نیاز و کاربرد انجام می گیرد ، مثلاً غنی سازی 3 تا 4 درصد برای سوخت نیروگاههـای هستـه ای تولیـد بـرق لازم است ، ولـی برای ساخت بمـب های هستـه ای غنی
سازی بالای 90 درصد باید صورت گیرد .
* واما در خصوص برتری انرژی هسته ای به این موارد می توان اشاره کرد:
الف ) صرفه اقتصادی
برای تولید مثلاً 7000 مگاوات برق حدود 190 میلیون بشکه نفت خام مصرف می شود که در مقایسه با سوخت هسته ای سالیانه 5 میلیارد دلار صرفه جویی می شود.
ب) منابع سوخت فسیلی محدود بوده و متعلق به نسلهای آینده است .
ج) استفاده از نفت خام در صنایع پتروشیمی ارزش بیشتری دارد .
د) تولید برق از طریق نیروگاههای اتمی آلودگی هوای نیروگاههای فسیلی را ندارد .
مثلاً مصرف 190 میلیون بشکه نفت خام 157 هزار شکل7:هسته اورانیون 235
تن دی اکسید کربن ، 150 تن ذرات معلق در هوا ، 130 تن گوگرد ، 5 تن اکسید نیتروژن در محیط زیست پراکنده می کند . و گازهای گلخانه ای آن مشکلات عدیده آب و هوایی را سبب می شوند ، که نیروگاههای هسته ای این آلودگی ها را ندارند. ولی مسائل کنترل در نیروگاه های هسته ای اهمیت فوق العاده ای دارد. غفلت یا نقض های ناگهانی باعث انفجار نیروگاه می شود، همچنین زباله های آن نیز معضل بزرگی است.
با افزایش نیاز به برق و پایان پذیر بودن سوخت های فسیلی، استفاده از انرژی هسته ای ضروری بنظر می رسد، در حال حاضر حدود چهارصد نیروگاه برق هسته ای در دنیا فعال است.
* در بمب های هسته ای
مثلاً نیم کیلو اورانیوم غنی شده، انرژیی که آزاد می کند معادل انرژی آزاد شده از چندین میلیون لیتر بنزین است، انفجار بمب های هسته ای باعث خسارت مختلف از جمله مرگ انسانها و موجودات زنده، تولید امواج گرمایی بسیار شدید، تولید امواج انفجاری، ایجاد تابشهای خطرناک تا مدت زمان طولانی، تولید ابری از غبارهای رادیواکتیو و قطعات هسته ای که در فضا پخش شده و به مرور فرو می ریزد، می گردد.
نظر شما درخصوص اهمیت و ضرورت دستیابی ایران به فن آوری صلح آمیز هسته ای چیست؟
همانطور که ذکر شد تولید برق از انرژی هسته ای یکی از ضروریات است و تکنولوژی کاربرد انرژی های مربوط به ذرات هسته ای در تمام فناوریهای صنعتی، کشاورزی، پزشکی پیشرفت بسیاری نموده است که ایران هم باید از این موهبت ها استفاده کند. در مورد توانمندیهای ایران در زمینه فن آوری هسته ای به این موارد اشاره کرد:
حضرتعالی توانمندیهای ایران درزمینه فناوری هسته ای را از نظر علمی چگونه ارزیابی می نمائید؟
در مورد توانمدیهای ایران در زمینه فن آوری هسته ای می توان به این موارد اشاره کرد:
الف ) رادیو دارو ها: مانند ید I و تکنیسیم TC و … در مرکز تحقیقات هسته ای کرج سازمان انرژی اتمی ایران ساخته می شوند برای درمان سرطانها در پزشکی هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد. از مواد رادیواکتیو در تشخیص سریع مراکز عفونی در بدن، تصویر برداری ها، مخصوصاً در مورد بیماری های قلبی، تشخیص و درمان سرطانها، مانند تومورهای سرطانی از طریق چشمه های رادیواکتیو نظیر کبالت در مراکز پرتو درمانی، تشخیص کم خونی و غیره صورت می پذیرد.
ب) در دامپزشکی : تشخیص و درمان بیماری های دامی، تولید مثل دام ، تغذیه دام ، اصلاح نژاد ، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و غیره.
ج ) استریل نمودن لوازمات پزشکی با کشتن باکتریهای آن ( در مرکز پرتو فرایند یزد ). در کشور های دیگر کشتن باکتریها و حشرات در مواد غذایی ، مثل گوشت ، سبزیجات و تازه نگهداشتن آنها موضوعی عمومی شده است .
د) در کشاورزی جلوگیری از جوانه زدن محصولات غذایی ، کنترل و از بین بردن حشرات ، کاهش میزان آلودگی میکروبی ، طرح بازدهی بیشتر در مورد گیاهانی چون گندم ، پنبه و برنج در مراگز تحقیقات هسته ای کشاورزی کرج سازمان انرژی اتمی ایران، طرح های تحقیقاتی در این موارد انجام می شود .
ه ) کاربرد در صنعت : بررسی جوشکاری های لوله های نفت و گاز ، به کمک مواد رادیو اکتیو ناشر گاما ( ) ، ساخت سیستم های ضخامت سنج ، دانستیه سنجی با استفاده از مواد رادیو اکتیو ، تشخیص نشت از لوله ها و ….. کشف مین ها به کمک پرتو های ناشی از مواد رادیو اکتیو صورت می گیرد .
و ) ایران با داشتن معادن اورانیوم می تواند از طریق استخراج و غنی سازی ، سوخت هسته ای نیروگاههای هسته ای آینده خود را تامین کند و محتاج به کشور بیگانه در این صنعت نباشد ، همچنین با استفاده از شنابدهنده های موجود در ایران و شتابدهنده های که در آینده در ایران نصب می شود ایران می تواند در تولید رادیو داروها و مواد رادیواکتیو مورد نیاز صنعت و کشاورزی موفق باشد و در این زمینه ها به پیشرفتهای بیشتری نائل آید . در حال حاضر در ایران استخراج اورانیوم از معادن ساغند یزد در اعماق 200 تا 300 متری زمین صورت گرفته و تبدیل سنگ معدن اورانیوم به کیک زرد یا کنسانتره اورانیوم در اردکان یزد صورت می گیرد . در اصفهان کیک زرد از طریق فرآوری اورانیوم به سه گاز U.F.6 ، U.F.4 و U.F.2 تبدیل می شود ، از این سه نوع گاز در دستگاههای سانتریفوژ در سایت نطنز قرار است آخرین مرحله چرخه سوخت با جداسازی غنی شده انجام می شود .
در کشورهای پیشرفته (26% جمعیت جهان) فراوانی تشخیص بوسیله پرتو پزشکی 1.9% در سال است. همچنین درمان بوسیله رادیو ایزوتوپ ها حدود یک دهم این مقدار است. استفاده از رادیو دارو ها در حال افزایش به مقدار 10% در سال است.
رادیوایزوتوپی که به کرات استفاده می شود تکنسیوم 99m می باشد که در 80% پرتوپزشکی ها مورد استفاده قرار می گیرد. حدود 40000 بار در روز5
فصل ششم
آثار زیان بار تابش پرتو در پزشکی هسته ای
بخش اول-سرطان زایی
بخش دوم-کوتاهی عمر
بخش سوم -آب مروارید
بخش چهارم-آثار ژنتیکی
بخش پنجم-آسیب به پوست
بخش ششم- آسیب به اندام های تناسلی
بخش هفتم-چگونه خود را در برابر پرتو ها ایمن کنیم؟
آثار زیان بار تابش پرتو در پزشکی هسته ای
بخش اول-سرطان زایی
-سرطان خون افراد جوانتر بیشتر از افراد پیر مستعد سرطان هستند
-سرطان پستان عوامل بسیاری مانند سن،وراثت،
نژاد،تعداد بچه های زاییده شده و تغذیه با پستان بر خطر این سرطان تاثیر دارد.
-سرطان حاصل از تابش در تیروئید،شش ها،استخوان،
پوست و دیگر اندام ها .
بخش دوم-کوتاهی عمر
دوز های بالا باعث کوتاهی عمر می شود و دوز های پایین برای تندرستی سودمند و باعث طول عمر می شوند به عنوان مثال شهر رامسر شهری است که پرتوزایی مواد رادیو اکتیو در آن بسیار است.با توجه به این موضوع انتظار می رود مردم این شهر آلوده به این مواد باشند ولی تحقیقات انجام شده نشان می دهد که افرادی که در این شهر زندگی کرده اند نه تنها به این مواد آلوده نیستند بلکه از سلامتی بسیاری برخوردارند.
بخش سوم -آب مروارید
اگر کسی یکباره دوز 100 سانتی گری دریافت کند به این بیماری مبتلا می شود حال اگر اندک اندک تابش را دریافت کند به مقدار بیشتری از این دوز احتیاج دارد تا به این بیماری مبتلا گردد.
بخش چهارم-آثار ژنتیکی
تابش ها در ساختمان DNAجهش هایی ایجاد می کنند که سر انجام در جهش ژنی پدیدار می شوند.این جهش ها از راه سلول های زاینده به نسل های بعد انتقال می یابند که اثر آن به صورت مرده زایی ،مرگ زود هنگام پس از تولد،ناباروری و نابهنجاری های کروموزومی در فرزندان پدیدار می شود.
بخش پنجم-آسیب به پوست
پاسخ اولیه سرخ شدگی و التهاب پوست و ریزش مو
است که در چند ساعت الی چند روز بعد از پرتودهی تابشی آشکار می شود.
در هفته سوم یا چهارم دوباره سرخ شدگی به همراه پوست سرخ،گرم،ورم کرده و شکننده آشکار می شود.کنده شدن مو از ریشه (از دست دادن موقت مو)یک سرخ شدگی حاد که با تشکیل تاول،تشکیل ناکامل پوست،ورم و کنده شدن مو آشکار می شود. پوست سالم 13 الی 12 ماه تشکیل می شود.
بخش ششم- آسیب به اندام های تناسلی
در مردان نازایی موقت با دوز کم مثل 15 سانتی گری
نازایی دائم با دوز شدید مثل 500 الی 600 سانتی گری
در زنان نازایی دائم با دوز 320 الی 625 سانتی گری با آسیب به تخمدان.
اگر دوز پایین باشد ممکن است 5 الی 6 ماه به حالت اول برگردد.
بخش هفتم-چگونه خود را در برابر پرتو ها ایمن کنیم؟
1-فاصله گرفن از منبع پرتو
2-استفاده از حفاظ مناسب
3-کاهش زمان پرتوگیری
I-بیمار تحت رادیو گرافی
بی حرکت نگه داشتن بیمار برای آنکه عکس واضحی بدست آوریم و لازم به رادیوگرافی دوباره نباشیم پرتو کمتر تابیده می شود.
استفاده از حفاظ غدد تناسلی
II-رادیوگرافر هنگام رادیو گرافی
استفاده از دزیمتر شخصی 1-فیلم بج 2-دزیمتر قلمی
1-استفاده از پیش بند سربی و سایر حفاظ غدد تناسلی
2-وجود حفاظ سربی در ساختمان مورد نظر تا رادیو گرافر پشت آن قرار گیرد.
فصل هفتم:
حفاظت انسان
در برابر پرتو زایی
چگونه خود را دربرابر پرتو ها ایمن کنیم ویااثررا به حدآ قل برسانیم ؟
1-فاصله گرفتن از منبع پرتو
2-زمان پرتو گیری کوتاه
3-استفاده حفاظ مناسب مثل لباس سربی ،دیوار سربی
4-استفاده ازدزیمتر شخصی
الف-فیلم بج
ب-دزیمتر قلمی
الف-فیلم بج: وسیله ای کوچک است که به لباس وصل می کنند .
ساختار:یک قالب پلاستیکی رنگی (آبی،زرد و…) که در داخلش یک فیلم است که دارای یک حفاظ پلاستیکی است تا نور به
آن نرسد چرا که می سوزد وبعد از مدت یک یا دو ماه اشعه که به فیلم می خورد فیلم را سیاه می کند و بعد از مدت چند ماه فیلم ها را ظاهر می کنند واز روی سیاهی فیلم مشخص می شود که چه قدر به شخص اشعه خورده است این کار توسط سازمان انرژی اتمی صورت می گیرد که اگربه کسی بیشتر از حد مجازاشعه نخورده باشد باید مدتی از اشعه دور باشد که تجویز این کار هم به عهده سازمان انرژی اتمی است.
یکی از معایب فیلم بج این است که تا هنگامی که فیلم ظاهر نشود متوجه اشعه وارد شده بر بدن خود
نمی شویم .
ب-دزیمتر قلمی: همانند فیلم بج برای اندازه گیری پرتو خورده شده به شخص استفاده کننده به کار می رود این دزیمتر ،قلمی است واز روی درجه بالای قلم می توان هر وقت بخوا هیم پی به اشعه دریافتی ببریم ولی این آشکار ساز به دقت فیلم بج نمی رسد.
نتیجه گیری
انرژی هسته ای تنها برای ساخت بمب های هسته ای نمی باشد بلکه این انرژی کاربرد های صلح آمیز فراوانی دارد که در زمینه های گوناگون می توان از آن بهره گرفت و استفاده های فراوان آن نیز در زمینه پزشکی بسیار قابل توجه است که می توان سالانه جان افراد بسیاری را نجات داد.
البته در این روش ها خطراتی هم وجود دارد که در مقابل فواید آن ها ناچیز است.
منا بع ومآخذ:
1-اچ.کرامر.آلان/ترجمه دکتر بهار .محمود/ فیزیک برای علوم زیستی(پزشکی،پیرا پزشکی، زیست شناسی و …) نشر مبتکران.1370
2- دکتر اوبلاکر اریک /ترجمه بیضایی بهروز – ا نرژی اتمی تهران/:نشر قدیانی
3- جوزانی فرح/ اصول حفاظت در برابر پرتوها در رادیولوژی/ -تهران:نشر فراوان.1372
4-چاندرا رامش ،ترجمه ابوذر جهرمی فتح الله /اصول فیزیک پزشکی هسته ای/_مشهد:نشر
کتاب خانه رایانه ای.1380 5 – دکتر کارگر زهره ،دکتر ر قهرمانی نادر/رادیو ایزوتوپ و کاربردشان در پزشکی هسته ای/ – شیراز: نشر نویسندگان.1381
www.mums.ac.ir/buali
-ww.bionuclear.mihanblog.com
www.hupaa.com
www.emfeir.com
www.autoir.com
www.dezmed.com
www.iranagro.com
کاربرد های صلح آمیز انرژی هسته ای در پزشکی
گرد آورند گان:
پایه تحصیلی :
اساتید راهنما:
استاد مشاور:
فهرست
تقدیر وتشکر………………………………………………….. 1
تقدیم به…………… ………………………………………….. 2
طرح تحقیق…………………………………………………………………. 3
چکیده……………………………………………………………………….. 6
فصل اول : مقدمه…………………………………………………………. 7
فصل دوم:تاریخچه………………………………………………………….. 9
فصل سوم: مقدمه علمی………………………………………………….. 14
فصل چهارم:کاربرد…………………………………………………………. 20
فصل پنجم: مصاحبه……………………………………………………………. 38
فصل ششم:آثار زیان بار تابش پرتو در پزشکی هسته ای………………… 46
فصل هفتم: حفاظت انسان در برابر پرتو زایی………………………………. 50
نتیجه گیری……………………………………………………………………. 53
منابع و ماخذ…………………………………………………………………… 54
16