ماشین براکی تراپی راه دور پس از بار گذاری

 

ماشین براکی تراپی راه دور پس از بار گذاری

این دستگاه‌ها بطور نوعی شامل چندین چشمه Cs¹³⁷، Ir¹⁹² و Co⁶⁰ می باشند. چشمه‌ها بسیار کوچک بوده و (تقریبا 1 میلی متر) آنها برای درمان سرطان از طریق عبور کردن خودکار چشمه از حفاظ داخل کانتینرشان به لوله داخل مجرای ادراری که می‌تواند جلو­تر از ناحیه تومور قرار گیرد، بکار گرفته می‌شوند. البته منظور بیشتر درمان تومورهای سرطانی پروستات در افراد مورد نظر است. این اجازه داده شده که لوله ورودی به مجرای ادرار بدون وجود چشمه توسط یک متخصص غدد دقیقا در ناحیه تومور قرار گیرد. سپس یک دز تابشی می توان بطور مستقیم از راه دور به ناحیه تومور تجویز شود، حداکثر دز به تومور با کمترین دز به سلامتی بافت های بیمار و بدون هیچ دزی به کارکنان همراه است. چنین دستگاه‌هایی در بسیاری از بخش های درمان سرطان بیمارستان ها در سطح دنیا در حال بکارگیری است.

چشمه  رادیواکتیو در یک قوطی حفاظ دار ماشین براکی تراپی نگهداری می‌شوند. لوله ورودی به مجرای ادراری در ناحیه تومور بدون بار گذاری چشمه رادیواکتیو قرار می گیرد، و موقعیت دقیق می‌تواند از طریق رادیوگرافی مورد تائید قرار گیرد.

 پس از قرارگیری لوله ورودی به مجرای ادراری به ماشین براکی تراپی متصل می‌شود، که تعداد دقیق چشمه‌ها برای ناحیه درمان از طریق فشار باد وارد می‌شود. 

در پایان دوره درمان‌، چشمه‌ها به داخل قوطی نگهداری در ماشین باز گردانده می‌شوند.  چنین دستگاه‌هایی در بسیاری از بخش های درمان سرطان بیمارستان ها در سطح دنیا در حال بکارگیری است. به منظور جلوگیری از پرتوگیری کارکنان بیمارستان این دستگاه در امکانات حفاظ دار که امکان دسترسی به آن بسیار مشکل است مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه بروی چرخ سوار بوده در نواحی محصور نگهداری می‌شود و تنها در مواقع استفاده آورده می‌شود. چشمه‌های ضعیف شده بصورت دوره ای توسط مهندسان سرویس کار‌، آموزش دیده جایگزین می‌شوند. چشمه‌های مصرف شده به داخل یک کانتینر قابل حمل مخصوص منتقل و چشمه‌های جدید از آن به ماشین تحویل داده می‌شوند. کانتینرها برای حمل و نقل بین کارخانه سازنده و بیمارستان دائما بکار می روند. بطور نوعی چشمه‌ها بسیار کوچک هستند. قطر کمتر از 5 میلی متر و امکان حکاکی با قلم یا حکاکی سایر علائم شناسائی وجود ندارد.

 

چاه پیمایی نفت با استفاده از نوترون

 

چاه پیمایی نفت با استفاده از نوترون

این دستگاه‌ها عمدتا از یک تک چشمه نوترونی Be Am/²⁴¹ استفاده می کنند. البته تعداد کمی از آنها با استفاده از چشمه Pu/Be ²³⁹ یا Cf ²⁵² که ماده ای با شکافت خود به خودی و گسیل نوترون است کار می­کنند، که در حال حاضر رو به منسوخ شدن است. چاه پیمایی نفت، عملیات دریافت اندازه­گیری‌های ژئوفیزیکی مختلف در چاههای نفت بمنظور ارزیابی کارایی آنها و زیست پذیری در اکتشاف و تولید آنها است. چشمه‌های نوترونی برای اندازه­گیری میزان هیدروژن لایه‌های صخره­های اطراف سوراخ­های حفاری شده یک چاه نفت، از طریق اندازه‌گیری پرتوهای پس پراکنده شده عمل می کند. این اندازه­گیری به همراه سایر اندازه­گیری‌ها یک شاخصی از هیدروکربن­های موجود را ارائه می دهد.

  خود چشمه معمولا از فلز مقاوم در مقابل خوردگی شیمیایی و با استحکام بالا ساخته می‌شوند. سپس داخل یک اتصال گاوی نصب یا جوش داده ‌شده و مشابه حالت چاه پیمایی نفت گاما به داخل چاه نفت فرستاده می‌شود. میزان پس پراکندگی‌ها ثبت و نتایج­، مورد تفسیر قرار می­گیرد. درحالیکه چاه پیمایی نفت نوترونی در کاربردهای یکسانی بعنوان چاه پیمایی گاما مورد استفاده قرار می­گیرند. اتصال گاوی Be Am/²⁴¹به صورت گسترده­ای با مولدهای نوترونی­، که دیگر چشمه‌های بسته نیستند در حال جایگزینی است. بنابراین تعداد کمتری از چشمه‌های نوترونی Be Am/²⁴¹ نسبت به Cs¹³⁷ در حال گردش است. اتصالات گاوی نوترون محدوده ای از طراحی‌های مختلف را دارد. چون H وn تقریبا هم جرم هستند لذا در اثر برخورد n با H پدیده پراکندگی یک پدیده  غالب است که در نتیجه از این پدیده می توان برای تخمین میزان H موجود در محیط استفاده کرد که به نحوی می­توان برای تخمین رطوبت محیط و هم وجود مواد H دار مانند هیدروکربن ها بکار گرفته شود.

 

ماشین تله تراپی (دور درمانی) چند باریکه (چاقوی گاما)

 

ماشین تله تراپی (دور درمانی) چند باریکه (چاقوی گاما)

این دستگاه معمولا حاوی 200 چشمه CO ⁶⁰ می  باشد که در یک دستگاه کروی حفاظ دز قرار گرفته اند. یک واحد کنترل اجازه می دهد باریکه‌های موازی شده از چشمه‌های منتخب در یک آرایه، بر روی دیواره تعریف شده نواحی درمانی متمرکز شوند. این دستگاه ها برای مقاصد پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد که بوسیله آن، ناحیه مورد تمرکز توسط تقاطع باریکه‌های تابشی، سلول های تومور را از بین می برند، در واقع محل تلاقی چند خط (باریکه) در محل تومور قرار می گیرد. این فرآیند بیشتر برای سرطان مغز و سایر اختلالات مغزی بکار می رود. در اینجا نیز انتخاب میزان و مدت زمان پرتودهی بسیار حائز اهمیت است. عدم انتخاب صحیح مواد می‌تواند موجب آسیب رساندن به نواحی مورد تابش دهی شود. از این رو انتخاب دز مهم است.  چنانچه نیاز به تقاطع کمتری از باریکه­ها باشد تنها برخی از روزنه‌های کلیماتور جهت پرتودهی مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به اینکه محفظه نگهدارنده مانند یک محفظه نیم کروی شکل تو خالی می باشد لذا با قرارگیری سر بیمار داخل آن و ثابت کردن آن بمنظور عدم حرکت در حین تابش دهی می توان همزمان از تمام زوایای ممکن به تومور حمله کرد.

 

تابش دهنده خون

 

تابش دهنده خون

این دستگاه برای تصفیه خون بکار می رود و شامل یک اتاقک حفاظ دار با یک حفره در میان که نمونه خون در یک محفظه با ظرفیت حدود 2 لیتر در آن جای می­گیرد، می باشد. نمونه وارد حفره می‌شود و درب دستگاه به منظور جلوگیری از پرتوگیری کاربر بسته و قفل می‌شود. اتاقک حفاظ دار درون یک کابین سبک درمانگاهی قرار دارد. این دستگاه معمولا یک سامانه کنترل الکترونیکی دارد که به منظور حصول اطمینان از مدت پرتودهی صحیح و دز داده شده به نمونه می باشد.

 این دستگاه­ها معمولا در بیمارستان­ها برای تصفیه خون مورد استفاده قرار می­گیرند. چشمه­ها به طور کامل درون اتاقک حفاظ­دار قرار گرفته و در حالت عادی امکان درآوردن آنها بدون باز کردن دستگاه وجود ندارد. این امر می‌تواند تنها در یک امکانات حفاظ دز مخصوص به همراه تجهیزات ویژه و افراد آموزش دیده صورت پذیرد. اتاقک حفاظ دز بطور متداول به همراه چشمه‌هایی که از قبل در آن جای گذاری شده اند از کارخانه سازنده به کاربر در کانتینرهای مخصوص حمل و نقل دریایی قرار گرفته و از طریق محموله کشتی منتقل می گردد. هنگامی که چشمه‌ها تضعیف گردند برای سرویس و جای گذاری چشمه، آنها را از همان طریق حمل و نقل دریایی به کارخانه سازنده باز می گردانند. بوسیله تابش دهی خون توسط پرتوهای گامای ناشی از چشمه CO ⁶⁰ و یا Cs ¹³⁷ بسیاری از میکروب ها و سایر آلاینده‌هایی که ممکن است در خون به هر دلیلی وارد شده باشند، از بین می رود. مدت زمان تابش دهی طوری تنظیم می گردد که میزان آهنگ دز آسیبی به ساختار خون وارد نکند.

 

ماشین تله تراپی(دور درمانی)

 

ماشین تله تراپی(دور درمانی)

این دستگاه که معمولا از یک تک چشمه CO⁶⁰ تشکیل شده است دارای یک حفاظ معمولا از جنس اورانیوم تهی شده می باشد که برای از بین بردن تومورها بکار می رود. پس از تعیین محل دقیق تومور و تضمین هایی از جنس و نوع تومور همچنین ابعاد و محل قرارگیری تومور، میزان پرتو و مدت زمان لازم برای نابودی تومور (یا به اصطلاح خرد کردن آن) محاسبه می‌شود. این دستگاه که یک بازو متحرک با قابلیت دوران و حرکت را دارد می‌تواند از زوایای مختلف بر روی نقطه ی مورد نظر تنظیم گردد. پس از تنظیم با عمل شات کردن چشمه به دهانه کلیماتور نزدیک شده و پرتودهی آغاز می گردد.

  این دستگاه در بسیاری از بیمارستان­های دنیا در سطح وسیع مورد استفاده قرار می گیرد و برای بسیاری از تومورهای سرطان بکار می رود. یکی از نکاتی که از دیدگاه بکارگیری این دستگاه بسیار حائز اهمیت است تشخیص محل دقیق‌، جنس و نوع تومور است که در نتیجه منجر به تعیین دقیق میزان و زمان پرتودهی می گردد.  چرا که در صورت عدم تعیین دقیق ممکن است باریکه بسیار قوی پرتو منجر به تخریب سلول های سالم و در برخی موارد آسیب رسانی به سامانه­های عصبی شود. در دهه 1960 و 1970 که اولین بکارگیری چنین تجهیزاتی بود در مواردی عدم تنظیم و محاسبه دقیق منجر به عواقب آنی و یا تاخیری، در افراد درمان شده گردید، به نحوی که در برخی موارد منجر به مرگ بیمار نیز شد. به همین سبب بکارگیری چنین اسبابی مستلزم تسلط کافی به سامانه می باشد.

 

طبقه بندی چشمه‌های رادیواکتیو توسط آژانس بین المللی انرژی اتمی [1]

 

طبقه بندی چشمه‌های رادیواکتیو توسط آژانس

بین المللی انرژی اتمی [1]

آژانس بین المللی انرژی اتمی چشمه‌های رادیو اکتیو با کاربرد صنعتی را بر اساس میزان اکتیویته نوعی آنها و همچنین مخاطرات آنها تقسیم بندی کرده است.

سامانه طبقه بندی بر اساس مفهوم چشمه‌های خطرناک با کمیتی بر حسب مقادیر D تعریف می‌شوند. مقدار D اکتیویته ویژه رادیونوکلید یک چشمه است که در صورت تحت کنترل نبودن می‌تواند موجب اثرات قطعی شدید برای محدوده ای از مسیرهایی که موجب هر نوع پرتو گیری خارجی و داخلی از یک چشمه غیر حفاظ دار بدنبال یک پراکندگی از ماده چشمه را به همراه داشته باشد.

 

جدول 1 طبقه بندی برای چشمه با استفاده‌های متداول [1]

طبقه	چشمه و کاربرد	نسبت اکتیویته A/D
1	مولد برق ترموالکتریک رادیوایزوتوپی  پرتو دهنده‌ها چشمه‌های تله تراپی(دور درمانی)  چشمه‌های درمانی چند باریکه (چاقوی گاما)	1000 A/D≥
2	چشمه‌های رادیوگرافی صنعتی  چشمه‌های براکی تراپی با آهنگ دز بالا / متوسط	10> A/D ≥1000
3	مقیاس سنج های صنعتی ثابت که آمیخته ای از چشمه‌های با اکتیویته  بالا هستند.  مقیاس سنج های چاه پیمایی	1> A/D ≥10
4	چشمه‌های براکی تراپی با آهنگ دز پایین  مقیاس سنج های صنعتی که آمیخته ای از چشمه‌های با اکتیویته بالا هستند. چگالی سنج های استخوان حذف کننده‌های استاتیک (بار الکتریکی ساکن)	01/0> A/D≥1
5	چشمه‌های براکی تراپی با آهنگ دز پایین  دستگاه‌های فلورسانس پرتو-X دستگاه‌های تسخیر الکترونی چشمه‌های طیف سنجی موسبائر چشمه‌های تست دستگاه تصویر برداری گسیل پوزیترون	A/D  > 01/0 و A>            معاف

 

اکتیویته ماده رادیواکتیو (A) در مرتبه‌های متفاوتی از بزرگی است. بنابراین مقادیر D برای بهنجار کردن محدوده اکتیویته‌ها جهت فراهم کردن یک مرجع برای مقایسه مخاطرات بکار می روند. اکتیویته A بر حسب (TBq) تقسیم بر مقدار D برای رادیونوکلید مربوطه است. در برخی موارد طبقه بندی بر حسب A/D است.

 

جدول11-3:  بیان توصیفات  طبقه بندی ها [1]

طبقه بندی چشمه	مخاطره در نزدیکی چشمه
1	به شدت خطرناک برای افراد
2	بسیار خطرناک برای افراد
3	خطرناک برای افراد
4	خطر برای افراد غیر محتمل
5	خطر برای افراد بسیار غیر محتمل

 

---

[1]  IAEA

کاربرد رادیوایزوتوپها

 

 آنالیز مواد

چشمه­ها و دستگاه‌های رادیواکتیو در زمینه آمایش مواد برای موارد ذیل بکار   می­روند:

1. آنالیز عنصری مواد
2. استخراج میزان رطوبت

یک مثال از آنالیز عنصری مواد،  فلورسانس پرتو x است. باریکه‌های تابش گاما با انرژی خاص ممکن است در یک آلیاژ فلزی هدایت شوند. اینها با عناصر مختلف به روش های مختلفی برهمکنش می­کنند و یک تابش ثانوی با انرژی متفاوت بازتابیده   می­شود. آنالیز طیف تابش بازتابیده، اندازه‌گیری از عناصر در گیر و خواص نسبی آنها را فراهم می کند.

میزان رطوبت و مقدار هیدروکربن در مواد توده ای و خطوط فرآیند ممکن است با اندازه‌گیری عبور و بازتاب نوترون­ها از یک چشمه تابشی نوترون اندازه­گیری ­شود.

نوترون ها جرم یکسانی با اتم های هیدروژن دارند و پس زنی از یک برخورد با اتم هیدروژن با کمترین کاهش سرعت است . اندازه‌گیری‌های کمیت نوترون های کند شده پس زده از یک ماده توده ای اجازه می­دهد که مقدار هیدروژن ارزیابی گردد این      می­تواند جهت اندازه‌گیری میزان آب بکار رود در اکتشافات نفتی روش یکسانی توام با سایر اندازه‌گیری­ها می­تواند جهت ارزیابی درصد هیدروکربن در یک چاه نفت بکار رود. چشمه­­های رادیواکتیو برای آنالیز مواد ممکن است در موارد زیر یافت شود:

1. فرآورده‌های فلزی اوراق
2. سرب در آنالیزهای رنگ
3. آنالیز مغز ساقه و میزان آب چوب در صنایع فرآیندی
4. مراکز تحقیقاتی
5. مراکز کشاورزی
6. آزمایشگاه‌های صنعتی
7. اکتشاف و تولید نفت

کاربرد رادیوایزوتوپها

  پرتودهی غیر پزشکی محصولات 

چشمه و دستگاه‌های رادیواکتیو در زمینه آزمایش مواد برای موارد زیر بکار می روند:

1. استریلیزه کردن
2. عملیات تابش دهی بمنظور تغییر خواص مواد
3.  عملیات تابش دهی بافت های مخرب بمنظور ممانعت از باز تولید
4. پرتودهی مواد غذایی بمنظور نگهداری آنها

 

در استرلیزه کردن محصولاتی که مستلزم استریلیزه کردن می باشند (برای مثال تجهیزات پزشکی و لوازم جراحی) توسط یک تابش سطح بالا پرتودهی می‌شوند. دز تابشی که با دقت کنترل می‌شوند هر نوع باکتری را که ممکن است بطور اتفاقی در طی فرآیند کارخانه وارد بسته بندی شده باشد می­کشد. خود محصول از طریق فرآیند تحت تاثیر قرار  نمی گیرد.

مواد ممکن است بمنظور تغییر در خواص شان مورد تابش دهی قرار گیرند، برای مثال یک دز تابشی زیاد می‌تواند برای تقویت پیوندهای عرضی زنجیره‌های پلیمری در یک پلاستیک بکار رود. دانه‌ها و بذرها ممکن است برای ارتقاء رویش زودرس یا افزایش متفاوت در برابر امراض مورد تابش دهی قرار گیرند.

چشمه­های رادیواکتیو مطابق با برنامه­ریزی جهت کاهش جمعیت آفات حشرات بکار رفته اند. گروه فناوری هسته­ای در غذا و کشاورزی سازمان FAO/IAEA سالهای متمادی است که بر روی توسعه فناوری عقیم سازی حشرات جهت کنترل پرواز مگس تسه تسه که ناقل خطرناک تریپانوزوم است مشغول به کار بوده است.

بطور نوعی برای آمایش مواد از طریق تابش دهی،  چشمه­هایی با پرتوهای با شدت و انرژی بالا استفاده می‌شود که بین حفاظ ­های بسیار بزرگ قرار گرفته­اند. برای فرآیند استرلیزه کردن، برای مثال محصولات پزشکی، دستگاه شامل ساختمان با اتاق­های بزرگ حفاظ ­دار می­باشد که در مسیر آن محصولات عبور می کنند

مراکز آمایش مواد ممکن است در موارد ذیل یافت شوند:

1. کارخانجات اختصاصی استریلیزه کردن
2. صنایع تولید تحهیزات پزشکی
3. آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و مراکز آموزشی
4. مراکز تحقیقات کشاورزی

کاریبرد رادیوایزوتوپها

 سیستم های اندازه گیری

دستگاه و چشمه­های رادیواکتیو در زمینه اندازه­گیری ضخامت، چگالی و سطح مواد  بکار می­روند.

برای مقیاس و ضخامت سنجی ورقه ای از ماده که در یک فرآیند کارخانه تولید       می­شود، یک چشمه رادیواکتیو در یک طرف ورقه و یک آشکارساز در طرف دیگر قرار می گیرد. میزان تابش عبور کرده با فرض چگالی ثابت متناسب با ضخامت ماده است.

شدت جریان رسیده به آشکارساز می‌تواند به نوعی نشان دهنده ضخامت و چگالی ماده باشد که توسط کابل ها و سامانه­های کنترلی به اتاق کنترل کارخانه منتقل شده و بدین ترتیب کارخانه بطور لحظه ای تحت کنترل پیوسته قرار می گیرد. ایزوتوپ انتخاب شده دارای انرژی مناسب برای ضخامت و چگالی نسبی ورقه است. هدف بهینه کردن تضعیف تابش، دستیابی به پالس با قدرت تفکیک بالا برای سامانه اندازه‌گیری تابش است.

بطور مشابه چگالی یک ماده با ضخامت معین ممکن است با اندازه‌گیری میزان عبور تابش که از میان ماده عبور می کند و یا میزان بازتاب از آن اندازه‌گیری شود.

برای مقیاس سنج های سطح ماده، درون محفظه می­تواند توسط یک چشمه و یک آشکارساز تعیین شود. باریکه تابشی از میان محفظه عبور می کند و هنگامی که سطح ماده در محفظه در ارتفاعی باشد که باریکه تضعیف شود در نتیجه پالس و یا شدت جریان کمتری به آشکار ساز که در طرف دیگر چشمه (عبور) و یا در همان طرف (بازتاب) قرار دارد می رسد. این برای فرآیند کنترل تخلیه و پر شدن کلیه محفظه­ها بکار می­رود. این فرآیند بطور وسیعی در عملیات های گوناگون از قیف­ها صنعتی (هاپر) تا عملیات بسته بندی مواد غذایی (در قوطی) بکار می رود.

سامانه­های اندازه‌گیری رادیواکتیو ممکن است در موارد ذیل یافت شوند:

1. فرآیندهای معدنی
2. کارخانجات فرآیندهای صنعتی
3. خطوط انتقال
4. کارخانجات فرآیندهای شیمیایی و قیف­های صنعتی، سیلوها، ستون ها و...
5. کارخانجات تولید سیگار
6. کارخانجات تولید کاغذ