راديوايزتوپ، PET
راديوايزوتوپ‌ها
بسیاری از عناصر شیمیایی دارای تعدادی ایزوتوپ هستند. ایزوتوپ‌های یک عنصر، تعداد پروتون در اتم‌های خود (عدد اتمی) ولي به لحاظ تفاوت در تعداد نوترون‌ها، جرم هاي متفاوت هستند. اتم در حالت طبیعی، داراي تعداد الکترون‌های برابر با عدد اتمی است كه این الکترون ها برای معادلات شیمی اتم درنظر گرفته مي‌شوند. مجموع پروتون‌ها و نوترون‌ها را جرم اتمی گويند. 82 عنصر پایدار و 275 ایزوتوپ پایدار مربوط به این عناصر وجود دارد.
بوجود آوردن ترکیبی از نوترون‌ها و پروتون هايي که پيش تر در طبیعت وجود نداشتند، يك محصول مصنوعی با اتم ناپایدار است كه ایزوتوپ رادیو اکتیو یا رادیوایزوتوپ نامیده می‌شود. همچنین بسياري از ایزوتوپ هاي ناپایدار طبیعی وجود دارد، كه ناشي از واپاشي بسيار كهن اورانيوم و توريم هستند.
به طور کلی حدود 1800 رادیو ایزوتوپ شناخته شده و در حال حاضر 200 رادیو ایزوتوپ مورد استفاده قرار مي‌گيرد که برخی از آنها را باید بطور مصنوعی تولید كرد. رادیو ایزوتوپ‌ها را می‌توان از روش‌هاي گوناگوني بدست آورد كه مرسوم‌ترین آنها فعالسازي نوتروني در راکتور هسته‌ای است. در اين روش، هسته‌ي اتم، یک نوترون را گرفتار كرده و در نتیجه، هسته داراي نوترون اضافي خواهد شد (غنی سازي نوتروني). برخی از رادیوایزوتوپ‌ها نيز در سیکلوترون توليد مي‌شوند که در اين روش، پروتون‌ها به هسته القا شده و در نتیجه کمبود نوترون (غنی سازي پروتوني) ايجاد مي‌شود. هسته‌های رادیو ایزوتوپ معمولا با انتشار ذرات آلفا و (یا) ذرات بتا (یا پوزیترون) به پایداري مي‌رسند كه ممکن است این واكنش، با تابش الکترومغناطیسی به نام پرتوي گاما و گسيل انرژی همراه شود. این فرایند، واپاشی رادیو اکتیو نام دارد. محصولات رادیو اکتیوي که در پزشکی بكار مي‌روند، به عنوان رادیو دارو شناخته مي‌شوند.
پزشکی هسته ای
 |
پزشکی هسته ای در سال 1950 توسط پزشکاني توسعه يافت كه با بررسي غدد درون ریز، در ابتدا از ید 131 برای تشخیص و سپس درمان بیماری تیروئید استفاده كردند. این فن آوري، شاخه ای از پزشکی است که با بكارگيري پرتو، به ارائه اطلاعات تشخیصی درباره عملکرد اعضاي بدن یا درمان آنها مي‌پردازد. |
روش‌هاي تشخيص بيماري‌ها با راديودرماني، امروزه در برخی شرایط پزشکی بویژه سرطان بكار مي‌رود كه با هدف قرار دادن سلول های خاص بيمار، از پرتوها برای تضعیف و یا از بین بردن آنها استفاده مي‌كنند.
در اغلب موارد، اطلاعاتي که توسط پرتوها مورد استفاده پزشکان قرار می‌گیرد، موجب تشخیص سریع و دقیق بیماری‌هاي تیروئید، استخوان، قلب، کبد و بسیاری از اندام های ديگر مي‌شود كه مي‌توان با تصويربرداري، اختلال در عملكردشان را به خوبي نشان داد. فراوانی پزشکی هسته ای تشخیصی در کشورهای توسعه یافته (26٪ از جمعیت جهان) 1.9٪ در سال و فراوانی درمان با رادیوایزوتوپ، حدود یک دهم این مقدار است.
تشخیص
در روش‌های تشخیصی پزشکی هسته ای، از تصويرگرهای رادیواکتیوي استفاده مي‌شوند كه پرتوي گاما را از درون بدن تابش مي‌كنند، این تصویرگرها عموما ایزوتوپ‌هایي با طول عمر کوتاه و متصل به ترکیبات شیمیایی هستند که با روش‌هاي تزریق، استنشاق و یا بصورت خوراكي وارد بدن شده و اجازه مي‌دهند تا برخي فرایندهای فیزیولوژیکی خاص مورد بررسی قرار گيرند.
نخستين نوع كه در آن فوتون‌هاي منفرد با دوربین پرتوي گاما دريافت مي‌شوند، قادر به مشاهده‌ي اندام، از زوایای مختلف هستند. این دوربین از نقاطي که پرتو ساطع مي‌كنند، تصوير می سازد و سپس این تصویر به داده‌هاي كامپيوتري تبديل شده و توسط پزشک، برای شناسايي بافت‌هاي غیرعادي بكار مي‌رود.
برش نگاري گسيل پوزیترون (PET)
آخرين دستاورد اين تصويربرداري‌ها، برش نگاري گسيل پوزیترون (Positron Emission Tomography) است که روشي بسيار دقیق و پیچیده، با استفاده از ایزوتوپ‌های تولید شده در سیکلوترون مي‌باشد. رادیونوکلئید گسيل پوزیترون، معمولا با تزریق و تجمع در بافت هدف بكار مي‌رود. طي فرايند متلاشی شدن، یک پوزیترون ساطع و بی درنگ با الکترون نزدیک تركيب مي‌شود. در نتیجه بطور همزمان، دو اشعه گاما براي شناسایی در جهت‌هاي مخالف گسيل خواهد شد كه این فرايند با دوربین PET آشكارسازي مي‌شود.
مهم‌ترین نقش بالینی PET ها در تومورشناسي، با فلوئور18 (F-18) بعنوان تصويرگر راديواكتيو بوده كه ثابت شده دقیق ترین روش غیر تهاجمی برای تشخیص و ارزیابی در بيشتر سرطان‌ها مي‌باشد. همچنين در تصویربرداری از مغز و قلب استفاده می‌شود. در روش‌هاي جدید، ترکیب كردن PET با سي تي اسکن و ثبت شدن دو تصویر، امکان تشخیص تا 30 درصد بهتر را درمقايسه با دوربین گاما به تنهایی فراهم مي‌سازد.
موقعیت چشمه پرتوزاي داخل بدن، موجب تفاوت اساسی بین تصويربرداری پزشکی هسته‌ای و ديگر روش‌های تصويربرداری مانند پرتو X است. تصويربرداری گاما در هر دو روش شرح داده شده، امكان مشاهده‌ي موقعیت وغلظت راديوایزوتوپ را در داخل بدن فراهم مي‌سازد. نقص در اعضای بدن آشكار مي‌كند كه هر عضو، ایزوتوپ را به ميزان كمي گرفته (نقطه سرد)، و یا بیش از اندازه مصرف كرده (نقطه داغ). اگر سلسله‌ي تصوير ها در یک دوره زماني گرفته شود، با الگویي غیر معمول و یا سرعت حركت ایزوتوپ می‌توان هر نقصي را در اعضاي بدن مشاهده كرد.
ويژگي متمایز تصويربرداری هسته ای نسبت به روش‌های پرتو ایکس آنست که تصويربرداری از استخوان و بافت نرم، هر دو بسیار موفقیت آمیز است. این امر منجر به استفاده مشترک از آن در کشورهای توسعه یافته شده که در آنها احتمال داشتن چنين آزمايشي براي هرشخص حدود یک در دو و رو به افزایش مي‌باشد. متوسط دُز موثر 4.6 MSV درهر بار تشخیص است.