تحقیق در موردمجموعه مباحث آشنایی با انرژی صلح آمیز هسته ای

اختصاصی از فایلکو تحقیق در موردمجموعه مباحث آشنایی با انرژی صلح آمیز هسته ای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل:WORD(قابل ویرایش)تعداد 19 صحفه

نگاهى به مبانى و کاربردهای
پزشکى هسته اى

تصویربردارى به طریق هسته اى و تزریق و خوردن داروهاى هسته اى به هیچ وجه براى بدن مضر نیست. مواد رادیواکتیوى که در پزشکى هسته اى مورد استفاده قرار مى گیرند نیمه عمر خیلى کوتاهى دارند و خیلى زود از بین مى روند. میزان پرتو تابش شده از این مواد پائین تر از اشعه X معمول و یا اشعه CT اسکن است و به راحتى از طریق ادرار یا کیسه صفرا حذف و دفع مى شود. در مقایسه رادیو درمانى (Radio Therapy) که با پزشکى هسته اى متفاوت است، با تابش پرتو هاى مختلف یونیزه مثل آلفا، بتا و گاما و اشعه X تمام سلول ها را تحت تاثیر قرار مى دهد.

پزشکى هسته اى شاخه اى از علم پزشکى است که در آن از مواد رادیواکتیو براى تشخیص و درمان بیمارى استفاده مى شود. مواد رادیواکتیو مورد استفاده یا رادیو ایزوتوپ هستند و یا داروهایى که با مواد رادیو ایزوتوپ نشاندار شده اند. داروى رادیواکتیو، در روش هاى تشخیصى مواد رادیواکتیو به بیمار تزریق مى شود و میزان اشعه تایید شده، از بیمار اندازه گیرى مى شود. اکثر روش   هاى تشخیصى به کمک یک دوربین اشعه گاما، توانایى تشکیل تصویر را دارند. در موارد استفاده درمانى، مواد رادیواکتیو براى درمان مورد استفاده قرار مى گیرند مثل استفاده از ید (۱۳۱) که در درمان سمى شدن تیروئید و سرطان تیروئید مورد استفاده قرار مى گیرد.
روش هاى مختلف استفاده از داروهاى رادیواکتیو:
•تزریق درون رگى که در اسکن هاى مختلفى مورد استفاده قرار مى گیرد.
•تزریق زیر جلدى که معمولاً براى مطالعه سیستم لنفاوى کاربرد دارد.
•تنفسى که معمولاً براى مطالعه شش ها مورد استفاده قرار مى گیرد. در این روش از گاز کریپتون (۸۱) و یا ذرات هواى حاوى تکنتیوم (۹۹) استفاده مى شود.
•خوراکى که معمولاً براى شفاف کردن و متمایز کردن سیستم گوارشى به کار برده مى شود.
• کاربردهاى تشخیصى پزشکى هسته اى
در کلیه روش   هاى تشخیصى، نحوه عملکرد صحیح اندام هاى بدن در مقایسه با یک فرد سالم مقایسه مى شود. اتصال رادیو ایزوتوپ ها به ماده یا عضو مورد نظر به تشخیص و شناسایى پرتوهاى تابش شده و اندازه گیرى آنها کمک مى کند. در پزشکى هسته اى براى تشخیص معمولاً از یک سرى از مواد رادیواکتیو استفاده مى شود که یا به صورت گاز هستند و یا مایع که به بدن تزریق مى شوند.
•مواد رادیواکتیو به فرم مایع:
Technetium(99)
ت(131)یا Iodinت(123)
Thallium (201)
Gallium(67)
• مواد رادیواکتیو به فرم گازى:
Xenon (133)
Krypton (81)
• تجهیزات لازم براى عکسبردارى
معمولاً پرتوهاى ساطع شده از ماده رادیواکتیو داخل بدن، توسط دوربین هاى گاما تشخیص داده مى شوند. به طور معمول، دوربین هاى گاما از آشکارساز گاما مثل یک کریستال فعال یدید سدیم که با یک سیستم تصویرى همراه است، تشکیل شده  اند. دوربین هاى گاما از نحوه پراکنش تابش رادیواکتیو بر روى آشکارساز گاما تصویر را به وجود مى آورند.وضوح دوربین هاى گاما بین ۴ تا ۶ میلى متر است که مى تواند هزاران اشعه گاما را در ثانیه آشکار کند. دوربین گاما هر پرتو گاماى ساطع شده را در دو جهت محور x و y آشکار مى کند و به این ترتیب تصویر را به وجود مى آورد.در پزشکى هسته اى معمولاً وضوح (dpi) هر تصویر به تعداد پرتوهاى گاماى آشکار شده در آن پیکسل، در واحد زمان گفته مى شود.اساس کار دستگاه هاى مختلف که از فیزیک هسته اى براى تصویربردارى استفاده مى کنند، ایجاد یک سرى تصویر از برش هاى مختلف بدن و از زاویه هاى متفاوت است که این تصاویر با یکدیگر ادغام شده و یک تصویر سه بعدى از محل مورد نظر ایجاد مى کنند.
• سى تى اسکن
Computed Tomography با نام CAT scan هم خانواده مى شود و روشى است که طى آن یک سرى تصاویر دوبعدى به دست آمده با اشعه X به تصاویر سه  بعدى تبدیل مى شوند. کلمه tomo از واژه tomos به معنى برش گرفته شده است. سیستم CT اسکن در سال ۱۹۷۲ توسط گاد فرى نیوبلد هوزنفیلد از آزمایشگاه مرکزى EMI اختراع شد. آلن مک لئود کدمارک از دانشگاه تافت نیز به طور جداگانه اى همین روش  را ابداع کرده بود. این دو نفر به طور مشترک برنده جایزه نوبل سال ۱۹۷۹ شدند. اولین نوع اسکنرها، در انجام اسکن از مغز محدودیت هایى داشتند و در آنها منبع اشعه X به صورت یک امتداد باریک مدادمانند بود که روى یک یا دو آشکارساز ثابت شده بود. منبع اشعه X و آشکارسازها در وضعیتى متناسب با یکدیگر قرار داشتند و در امتداد بدن بیمار حرکت مى کردند و طى این حرکت، چرخشى یک درجه اى نسبت به یکدیگر داشتند. در نسل دوم اسکنرها، تغییراتى در شکل منبع اشعه X و تعداد آشکارسازها به وجود آمد. منبع اشعه x به شکلى شبیه پنکه تغییر پیدا کرد و زمان اسکن به طور قابل ملاحظه اى کاهش یافت. در نسل سوم اسکنرها، تغییر اساسى در زمان اسکن به وجود آمد و امکان تشکیل تصویر نهایى همزمان با اسکن ایجاد شد. در این اسکنرها، منبع پنکه اى شکل اشعه X در امتداد ردیفى از آشکارسازها که در وضعیتى متناسب با منبع اشعه X قرار داشتند ثابت شده بود و سرعت اسکن از هر برش به ۱۰ ثانیه کاهش پیدا کرد.
در نسل چهارم اسکنرها، زمان اسکن نسبت به قبل تغییرى نکرد با این تفاوت که یک حلقه ۳۶۰ درجه از آشکارسازها دور بدن بیمار را فرامى گرفت و منبع اشعه x نیز در وضعیتى غیرمتناسب با آشکارسازها به دور بیمار مى چرخید. در حالت مدرن اسکنرها که واجد چندین آشکارساز و چند ردیف اسکنر هستند، اسکن از قفسه سینه به مدت یک دم و بازدم زمان مى برد. در سال هاى اخیر توموگرافى در حد میکرومتر نیز قابل انجام است و میکروتوموگرافى خوانده مى شود ولى هنوز در مورد انسان مورد استفاده قرار نگرفته است.CT اسکن در پزشکى هسته اى به عنوان روشى تشخیصى کاربرد دارد. در برخى از موارد براى ایجاد تمایز بین بافت هاى مختلف از ید درون  رگى استفاده مى شود. این حالت به وضوح بیشتر ساختارهایى مثل رگ هاى خونى که ممکن است از بافت هاى اطراف متمایز نباشد، کمک مى کند. استفاده از این مواد در برخى موارد به بررسى نحوه عملکرد بعضى از اعضاى بدن نیز کمک مى کند. پیشرفت و فناورى CT اسکن باعث شده که دوز تابش اشعه X و زمان اسکن کاهش پیدا کند و اما هنوز هم دوز اشعه تابشى در این روش بسیار بالاتر از رادیوگرافى معمولى با اشعه X است.
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 این 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 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.
• MRI (Magnetic Resonance Imaging)
MRI روشى است که با استفاده از میزان آب معدنى متصل به مولکول ها، تصویرى از داخل بدن ایجاد مى کند. این روش معمولاً براى تشخیص هرگونه بیمارى یا اختلال در عملکرد ارگان ها مورد استفاده قرار مى گیرد.اسم اصلى این روش nuclean MRI است که کلمه هسته اى به علت بار منفى که روى بیمار ایجاد مى کند، به طور کلى حذف شده است. در علوم دیگر واژه NMR که استفاده از همین دستگاه در علوم غیرپزشکى است، هنوز استفاده مى شود. اساس کار MRI معمولاً براساس خصوصیات آزاد شدن اتم برانگیخته هیدروژن در مولکول آب است. وقتى جسم مورد نظر در یک میدان خاص و پرقدرت مغناطیسى قرار مى گیرد، تمام اسپین هاى اتمى هسته هاى بدون اسپین صفر در دو حالت مخالف یکدیگر قرار مى گیرند یا به صورت موازى با میدان مغناطیسى یا غیرموازى. اختلاف میان اتم هاى موازى و غیرموازى یک در میلیون است، در هر صورت این اختلاف باعث تغییرى در میدان مى شود. به هر حال هسته ها در حالتى زاویه دار با میدان الکترومغناطیسى قرار مى گیرند. دوقطبى هسته در امتداد میدان مغناطیسى قرار مى گیرد، در لحظه اى که نسبت ها تقریباً مساوى هستند، بیشتر هسته ها در حالت کم انرژى قرار مى گیرند. وقتى که بافت در معرض انرژى الکترومغناطیسى قرار مى گیرد (RF PULS) تعدادى از هیدروژن ها که در حالت موازى با میدان مغناطیسى بودند به حالت پرانرژى و پاد موازى درمى آیند. براى انتخاب زاویه تصویر مورد نظر از سه محور عمود برهم شیب مغناطیسى استفاده مى شود. شیب اول مربوط به برش است که هنگام RF ADS اعمال مى شود. بعدى شیب رمزکننده فاز است و در نهایت شیب رمزکننده سرعت «تکرار» که در حین عکسبردارى از بافت اعمال مى شوند. این عمل به عکسبردارى از برش هایى از هر زاویه کمک مى کند.
زمانى که هسته برانگیخته شده به حالت پایه برگشت، از خود انرژى آزاد مى کند. زمان برگشت به حالت پایه و موازى شدن با میدان مغناطیسى که در حد هزارم ثانیه است، با T1 نشان داده مى شود. T2 زمانى است که برگشتن به حالت عادى با استفاده از انرژى معکوس اتفاق مى افتد.
براى تشکیل تصویر ثبت اطلاعات فضایى مولکول هاى بافت بعد از بازگشت به حالت عادى لازم است. به همین جهت یک میدان مغناطیسى متراکم براى ثبت موقعیت هسته ها به کار گرفته مى شود.
MRI براى تشخیص هرگونه آسیب در بافت هاى مختلف مورد استفاده دارد. یکى از نکات مثبت در مورد MRI نداشتن اثر منفى بر روى بیمار است. MRI با استفاده از میدان مغناطیسى و تابش غیریونیزه انجام مى گیرد. در حالى که CT اسکن با اشعه X معمولى که واجد تابش هاى یونیزه است، انجام مى شود و تابش هاى یونیزه مى توانند احتمال ایجاد بدخیمى را افزایش  دهند به خصوص در بچه ها. عکس هاى حاصل از MRI معمولاً بین ۵ تا ۲۰ عدد هستند که هر یک اطلاعات خاصى را از بافت مورد نظر نشان مى دهند و باید توسط پزشک بررسى و مطالعه شوند.
• انواع MRI
MRIانتشارى: این نوع از MRI میزان انتشار آب را در بافت هاى بدن مشخص مى کند. از این طریق مى توان انتشار مولکول هاى مختلف را در ارگان ها و سلول هاى مختلف بررسى کرد. نوع جدید MRI انتشارى (DT1) مى تواند میزان انتشار را در جهات مختلف مشخص کند و این روش در تشخیص بیمارى هایى مثل MS که نورون ها طى آن از بین مى رود، به کار گرفته مى شود.
:(MR angiography)MRA روشى است که از طریق آن اشکالات عروقى بررسى مى شود. اصلى ترین مورد استفاده از MRA بررسى عروق گردن و نابجایى آئورت و عروق کلیوى است. یک مورد استفاده دیگر از MRI در تصویربردارى از بافت هاى نرم، تعیین دقیق محل تومور در بدن است که با تعیین دقیق محل آن مى توان رادیوتراپى را آغاز کرد. محل دقیق و اندازه تومور به این ترتیب مشخص مى شود و محل آن خالکوبى یا نشانه گذارى مى شود و درمان در آن محل به طور خاص آغاز مى شود.
با توجه به اینکه MRI روشى بسیار دقیق براى تشخیص بیمارى است، در سال ۲۰۰۳ آقاى پل لاوتربور و سرپیتر منزفیلد برنده جایزه نوبل پزشکى شدند. لاوتربور متوجه شد که میدان مغناطیسى مى تواند تصویر دوبعدى ایجاد کند و منزفیلد محاسبات ریاضى شیب هاى مغناطیسى را انجام داد. کمیته نوبل ریموند _ وى _ دامادیان را نادیده گرفت. دامادیان در سال ۱۹۷۴ استفاده NMR را براى تشخیص سرطان ثبت کرده است. او در سال ۱۹۹۷ از جنرال الکتریک بابت استفاده بدون اجازه از اختراعش به دادگاه شکایت کرد و ۱۲۹ میلیون دلار از جنرال الکتریک دریافت کرد. در سال ۱۹۸۰ اولین دستگاه اسکن MRI را ساخت که هیچ وقت به بازار عرضه نشد. در سال ۲۰۰۱ life tim achivment award موسسه MIT به دامادیان اهدا شد.
• PET Scan
روش تشخیص دیگر (Positron Emission Tomography) PET است که با آشکار کردن پرتو هاى رادیواکتیو تابش شده تصویر را به وجود مى آورد. مواد رادیواکتیو به بدن تزریق مى شوند. این مواد رادیو اکتیو مثل کربن-،۱۱ فلوئور-۱۸ و اکسیژن-۱۵ نیمه عمر کوتاهى دارند. این مواد با بمباران کردن حالت معمول اتم ها با نوترون، ایجاد شده اند. در روش PET اشعه هاى گاماى تابش شده از جسم تشخیص داده مى شوند. پس از اینکه مواد رادیواکتیو به بیمار تزریق شدند، بیمار روى تختى که یک محفظه دونات مانند دارد قرار مى گیرد. داخل محفظه آشکارسازهاى گاما قرار دارند که تشکیل شده از یک سر کریستال هاى فعال که هر یک به یک تشدید کننده نورى متصل هستند. کریستال ها اشعه گاما را به فوتون هاى نورى تبدیل مى کنند و تشدید کننده نورى نور را به پیام هاى الکتریکى تبدیل مى کنند.
سیگنال هاى الکتریکى با استفاده از برنامه هاى کامپیوترى به تصویر تبدیل مى شوند. بسته به ماده رادیواکتیوى که به بیمار تزریق شده است، با استفاده از PEF مى توان تصاویرى از گردش خون یا بعضى واکنش هاى بیوشیمیایى به دست آورد. به طور مثال با PET مى توان متابولیسم گلوکز در مغز و یا تغییرات سریع فعالیت در نقاط مختلف بدن را تشخیص داد.
:(Single Photon Emission Computed Tomography)SPECT این روش مشابه PET است با این تفاوت که ماده رادیواکتیو مورد استفاده Xenon-133 ، Technetium99 و Iodin-123 است که نیمه عمر طولانى ترى دارند.
با استفاده از SPECT مى توان اطلاعاتى در مورد گردش خون و نحوه پخش ماده رادیواکتیو در بدن به دست آورد. تصاویر حاصل وضوح کمترى نسبت به PET دارند.
اسکن استخوان: در این اسکن مواد رادیواکتیو که

اشتراک بگذارید:

گزارش مشکل/شکایت