ابزارهای پزشکی هسته ای

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
دو صفحه موازی ( خازن ) تخت و یا استوانه ای و یا شکلهای دیگر اگر 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 رسدکه در آن شماره یونها با افزایش ولتاژ تغییر نمی کند.
http://www.bipm.org/utils/common/img...on_chamber.jpg
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.
آشکار ساز یا کنترگایگر مولر
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 GM کمتر در پژوهشها و کارهای 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 چونی ( کیفی ) و چندی ( کمی ) 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 140 KeV تابش شده از Tc بوسیله بلوری از Nal(Tl) به ضخامت 1 cm 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 140 Kev تکنسیوم طراحی شده اند.

دستگاه های نگاره برداری در پزشکی هسته ای:
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 پرشکی 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.
جاروبگر خطی:

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 بدست 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.
جاروبگرهای قدیمی ناحیه ای به اندازه های ( 35 cm- 45 cm ) 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 ( 35 cm-45 cm ) 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.