تحقیق مقاله کاربرد غیر نظامی فناوری هسته ای

کاربرد رادیو ایزوتوپ ها ( عناصر رادیواکتیو ) در پزشکی

در پزشکی کاربرد رادیو ایزوتوپ ها ( اتم های یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند ، ایزوتوپ های آن عنصر می نامند بارهای مثبت که همان تعداد پروتون ها می باشند را عدد اتمی و مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم را عدد جرمی آن می گویند ) در سه زمینه متمرکز است که عبارتند از تشخیص ، درمان و تحقیق

به عنوان مثال P ( با عدد جرمی 32  یک گسیلنده بتا با نیمه عمر 3/14  روز  ) برای درمان یک نوع بیماری خونی ( Polycythema  ) به کار می رود . این عنصر پس از تغذیه توسط بیمار ، در مغز استخوان جمع می شود و تولید سلولهای قرمز خون را کند می کند و به این ترتیب در درمان برخی بیماری های خونی موثر است.

PU ( با عدد جرمی 238 ) در ساخت تنظیم کننده قلب ( گام ساز  Pacemaker ) در صنعت پزشکی کاربرد دارد. در یک قلب سالم انقباض قلب با یک پالس الکتروشیمیایی شروع می شود . انقباض از گره سینوس ( Sinus Node  ) نزدیک به قسمت فوقانی قلب شروع می شود و به طرف پایین گسترش می یابد. در بعضی اشخاص به دلایل مختلف ، قلب به طور همزمان با پالس گره سینوس نمی زند و به همین علت یک تنظیم کننده قلب یا گام ساز که در زیر پوست کار گذارده می شود ، قلب را تحریک می کند.

برای درمان بعضی از سرطان ها AU ( با عدد جرمی 198 یک گسیلنده گاما با نیمه عمر 7 / 2 روز ) را به طور فیزیکی در داخل سلول های بیمار کار می گذارند . اشعه گاما سلول ها را از بین می برد و به تدریج فعالیت این طلای پرتوزا به یک سطح قابل چشم پوشی می رسد.

کاربرد ردیاب ها نیز در اکثر موارد بسیار حائز اهمیت است . مثلا مقدار کمی از NaCl   شامل Na ( با عدد جرمی 24 و نیمه عمر 15 ساعت ) به داخل خون تزریق می شود . با تعقیب انباشت پرتوزایی با یک شمارشگر گایگر ، گردش خون را می توان زیر نظر گرفت . اگر مانعی سر راه جریان وجود داشته باشد ، ممکن است اکتیویته شدیدا در محل مانع کاهش یابد و به این وسیله می توان محل دقیق آن را تعیین کرد.

Tc ( با عدد جرمی 99 و عدد اتمی 43 یک گسیلنده بتا ) و Ga ( با عدد جرمی 67 و عدد اتمی 31 ) برای آشکار سازی بعضی از انواع غده های مغزی به کار رفته اند .عناصر پرتوزا بعضی از انواع غده ها را از نظر جذب ترجیح می دهند و جذب آنها می شوند . با ردیابی این جذب از خارج ، محل و نوع غده را اکثرا می توان تشخیص داد.

رادیوداروها و چشمه های رادیواکتیو برای پزشکی هسته ای

سودمندترین رادیو ایزوتوپها در پزشکی هسته ای رادیوایزوتوپهای تابش کننده گاما می باشند ،زیرا پرتوهای تابش شده از این مواد در درون بدن را می توان از بیرون بدن به سادگی تشخیص داد.

اندازه های کاربردی مواد رادیواکتیو در روشهای تشخیص از دید جرم بسیار اندک است - نزدیک به میکروگرم - بگونه ایکه این مواد بر روند کارهای فیزیولوژیک بدن اثری ندارند.

رادیوایزوتوپها بیشتر به گونه ترکیبی ، وارد بدن می شوند. ترکیب های یاد شده مولکولهای نشاندار هستند. یک مولکول نشاندار مولکولی است که یک یا چند اتم آن رادیواکتیو باشد.

ترکیبات رادیواکتیو، داروهای رادیواکتیو یا رادیوداروها باید از استانداردهای ویژه خالص بودن شیمیایی و دارویی برخوردار باشد. بیشتر رادیوداروهای پزشکی هسته ای از شرکتهای بازرگانی دارویی که چگونگی ویژگیهای رادیوداروها را کنترل می کنند خریداری می شوند. تنها کاری که پزشک یا کاربر باید انجام دهد بکارگیری جدولی برای تعیین اندازه دگرگون شده این رادیوداروها از زمان آخرین اندازه گیری اکتیویته آنهاست.

برای نشاندار کردن مولکولها شماری از رادیوایزوتوپها بکار برده می شود. این رادیوایزوتوپها بیشتر تابش کننده های گاما و دارای ویژگیهای گوناگون فیزیکی هستند. نمونه این رادیوایزوتوپها رادیوایزوتوپهای 53I , 43Tc , 79Au , 15P , 31Ga و 000 می باشند که به راههای گوناگون تهیه می شوند.

البته باید یادآوری کرد که رادیوایزوتوپهای مناسبی از عنصرهای کلیدی هیدروژن و اکسیژن و کربن وجود ندارد، ولی امروزه با به کارگیری شتابنده هایی مانند سیکلوترون در بیمارستانهای پیشرفته ،برخی از سختی های کار از میان برداشته شده است. برای نمونه رادیوایزوتوپهایی را - در جایگاه مصرف - تولید می کنند که نیم عمر چند دقیقه ای دارند .نمونه این رادیوایزوتوپها Ga , Fe , F , O می باشد. O با نیم عمر دو دقیقه ای به سرعت جذب بدن می شود و در همین زمان کوتاه می توان بررسیهای دقیق فیزیولوژیک انجام داد. شماری از رادیوایزوتوپهای کاربردی در پزشکی از ژنراتورهایی  بدست می آیند که درباره آنها بیشتر گفتگو خواهد شد.

رادیوایزوتوپهای مورد استفاده در کارهای تشخیصی باید تابش کننده گاما بوده - گاهی پوزیترون بکار می رود - و نیم عمر مناسب کارتشخیصی را داشته باشند.

از با ارزش ترین رادیوایزوتوپها در کار تشخیص ، Tc است که شمار فراوانی از ترکیب های شیمیایی کاربردی را با آن نشاندار می کنند. تکنسیم بصورت پرتکنتات سدیم  ( NaTco12 ) برای نشاندار کردن بکار می رود. درتهیه این مولکولها در آغاز پرتکنتات به یون Tc کاهش داده شده و سپس آنرا با ماده شیمیایی دلخواه بصورت کمپلکس در می آورند. ماده شیمیایی آْماده است و تنها باید پرتکنتات بگونه ای استریل و بدون پیروژن به آن افزوده  شود و پس از چند دقیقه ترکیب برای کاربری آماده است. راندمان این فرایند شیمیایی به 90 درصد می رسد و باقیمانده ترکیب نشده به گونه ناخالصی درترکیب وجود خواهد داشت.

به علت تابش شدید پرتو در ترکیب ،ترکیب های یاد شده می توانند دی ناتوره شوند از این رو ترکیب بدست آمده باید در همان روز بکار برده شود و اگر اجبار در نگهداری آنها وجود داشته باشد، باید با افزودن نگهدارنده های مناسب در دمای پایین نگهداری شوند.

رادیوایزوتوپهای پرکابرد پزشکی بیشتر از ژنراتورها بدست می آیند. دو رادیوایزوتوپ بسیار پرکاربرد برای کارهای تشخیصی و درمانی رادیوایزوتوپهای Tc و I می باشند. نیم عمر 8 روزه I  اجازه می دهد که آن را به جاهای دور دست انتقال دهند. این رادیو دارو در درمان سرطان تیروئید و همچنین کنترل پرکاری آن نقش اساسی دارد.

تکنیسم با نیم عمر 6 ساعته اجازه می دهد که بیشتر کارهای تشخیصی به آسانی انجام پذیرد.

رادیوایزوتوپ ها ( عناصر رادیواکتیو )  در پزشکی

رادیو ایزوتوپ ها چیستند؟

بسیاری از عناصر شیمیایی دارای ایزوتوپ هستند. ایزوتوپ یک عنصر با خود عنصر دارای پروتون های برابری است (برابر با عدد اتمی) اما تفاوتشان در تعداد نوترون هاست. در یک اتم ، در حالت طبیعی، تعداد الکترون های خارجی برابر عدد اتمی است. این الکترون ها برای معادلات شیمیایی به کار می روند. جرم اتمی هم مجموع پروتون ها و نوترون هاست. 82 عنصر پایدار و 275 ایزوتوپ پایدار مربوط به این عناصر نیز وجود دارد.

وقتی ترکبی از نوترون ها و پروتون ها بوجود آید که در قبلا در طبیعت وجود نداشته اند ، این محصول مصنوعی خواهد بود و غیر پایدار است و به آن ایزوتوپ رادیو اکتیو یا رادیوایزوتوپ نامیده می شود. همچنین بسیاری از ایزوتوپ های طبیعی غیر پایدار، از واپاشی بسیار کهن اورانیوم و توریوم ناشی می شود. کلا حدود 1800 رادیو ایزوتوپ وجود دارد.

هم اکنون 200 رادیو ایزوتوپ در حال استفاده است که برخی از آنها باید به طور مصنوعی تولید شوند.

رادیو ایزوتوپ ها را می توان به روش های گوناگونی تولید کرد.البته غالبا بوسیلۀ  گیر انداری نوترون در راکتور اکتیو می شوند. برخی نیز توسط سیکلوترون تولید می شوند که در این روش پروتون به هسته القا شده و هسته دارای پروتون اضافی می شود.

هسته های رادیو ایزوتوپ معمولا با انتشار ذرات آلفا یا (و) بتا به حالت پایدار می رسند. که می تواند با انتشار اشعه گاما همراه باشد. این فرایند واپاشی رادیو اکتیو نام دارد.

رادیو ایزوتوپ هایی که در پرتو پزشکی به کار می روند ، "رادیو دارو" نام دارند.

 پزشکی هسته ای

یک شاخه از پزشکی است که از تشعشع برای تشخیص و درمان بیماری استفاده می کند. تیرویید، ریه، استخوان و قلب و بسیاری از دیگر اعضای بدن، براحتی قابل عکسبرداری هستند و بی نظمی در آنها قابل آشکارسازی است. پنج جایزۀ نوبل به کسانی داده شده که از مواد رادیواکتیو در عکسبرداری استفاده کرده اند.

در کشورهای پیشرفته (26% جمعیت جهان) فراوانی تشخیص بوسیلۀ پرتو پزشکی 1.9% در سال است. همچنین درمان بوسیلۀ رادیو ایزوتوپ ها حدود یک دهم این مقدار است. استفاده از رادیو دارو ها در حال افزایش به مقدار 10% در سال است.

پزشکی هسته ای در سال 1950 بوسیلۀ پزشکانی توسعه یافت که از ید 131 برای تشخیص بیماری تیرویید استفاده کردند.

تشخیص

روشهای تشخیصی در پزشکی هسته ای، از تصویر گرهای رادیو اکتیوی استفاده می کنند که منتشر کنندۀ گاما از داخل بدن هستند. این تصویرگر ها عموما رادیو ایزوتوپ های کوتاه عمری هستند که به ترکیبات شیمیایی متصل شده اند. آن ها از طریق تزریق، استنشاقی یا خوراکی قابل انتقال به بدن هستند. بوسیلۀ گاما های انتشار یافته از داخل بدن می توان تصاویری را از زاویه های مختلف داخل بدن به دست آورد که می تواند بافتهای غیر عادی را مشخص کند. این تصاویر بوسیلۀ کامپیوتر قابل بهینه سازی هستند.