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

مولد (Generator) راديوايزوتوپ براي ايزوتوپ‌هاي با عمر كوتاه

 

مولد (Generator) راديوايزوتوپ براي ايزوتوپ‌هاي با عمر كوتاه

مولد ^mTc⁹⁹ - Mo⁹⁹

يكي از برجستگي‌هاي مهم در زمينه شيمي راديوداروها توسعه مولد ^mTc⁹⁹  درآزمايشگاه ملي بروكهون(BNL) ايالات متحده در اواخر سال‌هاي1950 بود. Mo⁹⁹ با گسيل b به^mTc⁹⁹ فروپاشي مي‌نمايد. در مولد ^mTc⁹⁹، مادر Mo⁹⁹ به وسيله يك ستون كوچك آلومين اسيدي جذب مي‌شود. به دليل اختلاف خواص شيمياييTc و Mo، محصول دختر، ^mTc⁹⁹ به صورت  به طور انتخابي در سالين نرمال در تناوب‌هاي زماني دوشيده مي‌شود. عمر مفيد اين مولد تقريباً دو هفته است. توسعه يك ستون مولد كروماتوگرافي كه در بالا توضيح داده شد نياز

به اكتيويته ويژه بالاي Mo⁹⁹ دارد كه از طريق شكافت U²³⁵ يا پرتودهي هدف غني شده Mo⁹⁹ دريك رآكتور با شار نوتروني بالا به دست مي‌آيد.

در حالت اكتيويته ويژه پايين Mo⁹⁹  به وسيله پرتودهي هدف Mo طبيعي در رآكتورهاي با شار نوتروني متوسط مثل رآكتور سيروس(CIRUS) و زروا(Dhruva) در ترامبي توليد شده، مولد براساس استخراج با حلال است. تكنسيم به صورت پرتكنتات سديم با ميتل اتيل كتون(MEK) از محلول بازي موليبدات استخـراج مي‌شـود. سپس MEK تبخيـر شده و باقي‌مانده در محلول سالين نرمال بازگردانده شده و براي استفاده انساني استرليزه مي‌گردد. مولد ژل سيستم ديگري است كه مزايايي در رابطه با آساني و ايمني عمليات ستون دارد، حتي بدون رجوع به اينكه Mo⁹⁹ توليد شده از شكافت پر هزينه است. Mo⁹⁹ با اكتيويته ويژه متوسط به يك ماتريس نامحلول ستون ژل زيركونيم موليبدات(ZrMo) بازگردانده مي‌گردد. ^mTc⁹⁹ با سالين نرمال يا حتي با آب از ستون ژل ZrMo كه به صورت مبادله كاتيوني عمل مي‌كند دوشيده مي‌شود

مزاياي ^mTc⁹⁹

^mTc⁹⁹ داراي خواص مناسبي براي تشخيص در پزشكي هسته‌اي است. اين خواص عبارتند از :

(الف) انرژي گاماي keV140 براي آشكارسازي كارآ مناسب بوده و عكس‌هاي با كيفيت بالا با

دوربين گاما دارد. اغتشاش به دليل تضعيف با بافت‌هاي بدن پايين است.

(ب) فروپاشي ^mTc⁹⁹ همراه با تنها جزء كمي از گسيل ذره‌اي بوده و لذا، راديو داروهاي ^mTc⁹⁹ 

حتي تا 40-30 ميلي‌كوري مي‌تواند به طور ايمن در بيماران به كار رود.چنين دز بالايي داراي كيفيت مناسب و بهتر عكس‌ها و اطلاعات با اطمينان بالاتر خواهد بود.

(پ)  نيمه عمر 01_/6 ساعتي ^mTc⁹⁹ براي بسياري از مطالعات پزشكي هسته‌اي كاملاً مناسب است.

(ت)  حالات چندگانه اكسايش تكنسيم فرمولاسيون شيميايي كمپلكس‌هاي كواوردينه را مقدور مي‌سازد.

(ث) ^mTc⁹⁹ به راحتي از سيستم مولد قابل توليد است.

(ج) مادر Mo⁹⁹ با هزينه پايين‌تري قابل دسترس بوده و لذا، از نظر اقتصادي قابل توجه است.

لذا، ^mTc⁹⁹ “اسب كاري” پزشكي هسته‌اي است و 80% از كليه مطالعات پزشكي هسته‌اي كه در سطح جهان انجام مي‌پذيرد به عهده اين ايزوتوپ خاص است. پرتكنتات سديم
 (₄TcO ^m99 Na) حاصل از مولد براي تهيه تعداد زيادي از راديوداروها با اختلاط ساده با “كيت‌هاي سرد” تهيه مي‌شود. كيت سرد داراي ليگاند‌هاي مورد نياز براي شلات نمودن با يك عامل احياء، بافر و نگه‌دارنده‌ها مي‌باشد. در افزودن  روي كيت‌هاي سرد، پرتكنتات به حالت ظرفيت مناسب احياء شده و با شلات جهت تشكيل راديودارو همراه مي‌شود. غلظت تكنسيم در اين راديوداروها تنها در حدود M^7-10 است. و حال راديوداروهاي ^mTc⁹⁹ براي بسياري از اعضاء بدن و شرايط كلينيكي قابل دسترس است (جدول 1).

 

جدول ۱: راديوداروهاي ^mTc⁹⁹

 

اسكن جگر	كلوئيد سولفور Tc، كلوئيد قلع– Tc، فيتات– Tc
مطالعات فعاليت كليه	گلوكوهپتونات -Tc، Tc-DTPA، دي‌مركاپتوساكسينات -Tc ، مكاپتواستيل تري‌گليسين- Tc، اتيلين دي سيستين-Tc.
اسكن استخوان	ميتلن دي فسفونات -Tc (MDP)
مطالعات كار كبدي	مبروفنين-Tc، ديسوفنين-Tc ] مشتقات ايمينودي استيك اسيدIDA))[
اسكن شش	ميكروسفرس يا تراكم ماكروني Tc-HSA آئروسل‌هاي– Tc
مطالعه و بررسي قلب	گلبول هاي سرخ-Tc، پيروفسفات-Tc، گلوكارات-Tc، سستاميبي-Tc، تتروفسمين-Tc.
جريان خون مغز	Tc-d، HMPAO –1، L-Tc، ECD-L
عكس‌برداري عفونت يا آماس و التهاب	Tc- لئوسايت‌ها، HIgG -Tc

راديوايزوتوپ‌هاي مورد استفاده در راديوداروها

 

 

راديوايزوتوپ‌هاي مورد استفاده در راديوداروها

راديوايزوتوپ‌هاي به كار رفته در فرمولاسيون راديوداروها عبارتند از Cr⁵¹، Co^58/57، Fe^59/52،
Ga⁶⁷، Kr ^m81، Rb⁸²، Tc ^m99، In¹¹¹، I^131/125/123، Xe¹³³، Yb¹⁶⁹، Au^{198/ m195}، Tl²⁰¹ و غيره. راديوايزوتوپ‌هاي به كار رفته در درمان اكثراً گسيل‌كننده  b همچون P³²، Sr⁸⁹، Y⁹⁰، I¹³¹، Sm¹⁵³، Ho¹⁶⁶، Re^188/186 و Au¹⁹⁸ هستند. ايزوتوپ‌هاي مهم با حروف پر رنگ نشان داده شده‌‌اند. جدول1 نشان‌دهنده توضيحات واكنش‌هاي هسته‌اي، هدف‌هاي معمول  مورد استفاده (طبيعي يا غني شده) و غيره براي توليد راديونوكليدهاي متداول، مي‌باشند.

 

تقسيم‌بندي محصولات

راديوداروها به انواع مختلف بسته به طبيعت فرمولاسيون تقسيم‌بندي مي‌شوند:

 

راديونوكليدهاي ساده

كاربرد راديوايزوتوپ‌ها در پزشكي با تهيه چند ايزوتوپ اوليه در سال‌هاي 1950 شروع شد. اين راديوداروها شامل I¹³¹ به صورت يديدسديم و Cr⁵¹ به صورت كرومات سديم بودند. از اين راديوداروها، يديد سديم I¹³¹ حتي امروزه نيز براي تشخيص بعضي از ناهنجاري‌هاي تيروئيد و مهم‌تر از آن براي درمان تيروكسيكوليز و سرطان تيروئيد مورد استفاده قرار مي‌گيرد. محصولات مهم ديگر از اين نوع عبارتند از ₂SrCl⁸⁹، TlCl²⁰¹ و غيره.

 

جدول ۱ :  راديونوكليدهاي مهم راديوداروهاي تشخيصي

 

راديونوكليد	نيمه عمر، روش فروپاشي	Eg  اصلي keV(%)	روش توليد
(I)گسيل‌كننده‌هاي گاما (الف) ردياب‌هاي فراگير
Tc ^m^99	01/6 ساعت، IT	(89)5/140	مولد^mTc^99- Mo^99
In^111	8047/2 روز، EC	(90)171 (94)245	Cd(p,xn) (n2،a)Ag^109
I^123	27/13 ساعت، EC	(83)159

جدول ۱ (ادامه)

راديونوكليد	نيمه عمر، روش فروپاشي	Eg  اصلي، keV(%)		روش توليد
(ب) ردياب‌هاي با بهره برداري “خاص”
Tl^201	912/72 ساعت،EC	(95)80-69 پرتو-X Hg (11)167+135		®
Ga^67	2612/3 روز،EC	(37)93 (20)185		Zn(p,xn)® (n2, a)Cu^65
I^131	0207/8 روز، ^-b	(81)364 (7)637
(II) گسيل‌كننده‌ها ^+b براي PET
راديونوكليد	نيمه عمر(دقيقه)	(MeV)Eb^+	پرتوهايkeV511 %		روش توليد
C^11	39/20	96/0	200		N(p,a)^14
N^13	965/9	19/1	200		O(p,a)^16
O^15	037/2	72/1	200		N(d,n)^14 O(p,pn) ^16 N(p,n)^15
F^18	77/109	635/0	194		O(p,n)^18 Ne(d,a)^20

 تركيبات نشان‌دار

كاربـرد ايـزوتـوپ‌ها براي توسعـه تركيبات نشان‌دار خاص عضو مرحله بعدي است. اين تركيبات نشان‌دار مـواد شيميايي يا بيـوشيميايي خـاص با I¹³¹ يا هر ايزوتوپ منـاسـب ديگر بـوده و با خواص ذاتي تجمع در عضو خاصي براساس جذب سيستماتيك نشان‌دار مي‌شوند. چند راديـوداروي نشـان‌دار با يد عبـارتنـد از هيپـران نشـان‌دار با  I^131/123 براي تـومـورهاي نورو- انـدوكرين(neuro- endocrine). (جـدول ۲) اين تـركيبـات مي‌‌تـواننـد نشان‌هاي

                                              جدول ۲ : راديوداروهاي I¹³¹

 

يديد سديم-I^131	پيشرفت گيرايي و اسكن تيروئيد، عكس‌برداري از سرطان متاستاتيك تيروئيد. درمان تيورتوسيكوسيز و سرطان متاستاتيك تيروئيد.
MIBG-I^131	عكس برداري و درمان تومور نرو-اندوكرين
هيپوران-I^131	مطالعات فعاليت كليه به وسيله رنوگرافي

 

 “ صحيح” مثلاً سيانوكوبالامين (ويتامين ₁₂B) نشان‌دار Co^58/57 يا نشان‌هاي “خارجي” مثلاً آلبومين سرم انساني(HSA) نشان‌دار با I¹³¹ باشند. محصولات اصلي در حال حاضر در اين گروه شامل(الف) تركيبات I¹²³ همچون پارا-يدو-N – ايزوپروپيل- آمفت‌آمين(IMP ،LAMP)، پارا-يدو-فنيل –3- ميتل – پنتادي‌كانوئيك اسيد (BMIPP) (ب)تركيبات C¹¹ همچون استات – C¹¹، پالميتات-C¹¹، اسپيپرون ميتل-
C-N-¹¹ و (پ) تركيبات F¹⁸، 2 – فلورو-2-دي‌اكسي‌گلوگز(FDG) و L-6-F¹⁸ – فلورو دي هيدروكسي فنيل آلانين(F-DOPA) هستند.

 

كمپلكس‌هاي كواوردينه فلزات راديواكتيو

اين يكي از گسترده‌ترين طبقه راديوداروها در حال حاضر است. بسياري از تركيبات نشان‌دار با ^mTc⁹⁹، In¹¹¹ و Re^188/186 در اين تقسيم‌بندي قرار مي‌گيرند. تقريباً كليه راديوداروهاي ساخته شده از راديونوكليدهاي فلزي به شكل كمپلكس‌هاي كواوردينه با عوامل شلات‌‌دهنده، يك حالت مناسب اكسايش فلز با ليگندهاي مقتضي پايدار را ايجاد مي‌كنند.

 فرمولاسيون ذره‌اي 

كلوئيدها و توده‌هاي ماكروئي فلزات راديواكتيو با جزء مورد فرآيند آن‌ها، مثلاً Au¹⁹⁸ – كلوئيد طلا، P³² – فسفات كروميك، توده ماكروئي نشان‌دار آلبومين با ^mTc⁹⁹ كلوئيدهاي نشان‌دار راديواكتيو ^mTc⁹⁹ و غيره به اين تقسيم‌بندي از راديوداروها تعلق دارند. الحاقيه‌هاي اخير، ذرات آپاتيت هيدروكسي كمپلكس شده با Ho¹⁶⁶ و Sm¹⁵³ و سوسپانسيون‌هاي كلوئيدي سيليكات يا فسفات‌هاي Y⁹⁰، Re¹⁸⁶، Sm¹⁵³ و Ho¹⁶⁶ هستند.

تهيه راديوداروها

تهيه راديو داروها مستلزم به‌كارگيري اصول و روش‌هاي متعدد شيميايي است. صرف‌نظر از راديواكتيو بودن مواد، مقادير شيميايي راديوايزوتوپ‌ها غالباً بسيار پايين است. لذا ترتيب خاص براي اجراي خودكار كليه مراحل راديوشيميايي تهيه، تخليص، استريليزاسيون و پيچيدن (دارويي) منظم آنها لازم است. توجه خاص به توضيحات ايمني تشعشع و ايمني دارويي مورد نياز مي باشد. كدهاي عملياتي خوب ساختن براي داروهاي معمولي به طور يكسان براي راديو داروها قابل استفاده بوده، مرورهاي لازم در بعضي از موارد به دليل طبيعت فاسد شدني و نگه‌داري كوتاه مدت اين محصولات لازم است.

عکس برداری تشدید مغناطيسی[1] (MRI)

 

 

عکس برداری تشدید مغناطيسی[1] (MRI)

عکس برداری ارتعاشی مغناطيسی(MRI)، بر اساس پديده تشدید مغناطيسی هسته ای، توليد عکسهای با کيفیت بسيار بالا از بافتهای نرم بدن انسان مي کند[2].

در ابتدا بعنوان يک روش توموگرافی، MRI در حال حاضر قادر به عکس های برشی در هر جهت و نيز عکس برداری سه بعدی سينما توگرافی است. MRI نه

تنها برای عکس برداری آناتومی بکار می رود،  بلکه همچنين مطالعات برای عملکرد جريان خون و فعاليت عصبی مورد استفاده قرار می گيرد. اگر چه نوکليدهای راديو اکتيو يا تابش هسته ای در اين روش بکار نمی رود، اما بشدت بستگی به خواص چرخش (تکانه زاويه­ای) هسته اتمی دارد. لذا، در اين فصل از کاربردهای فن آوری مورد بحث قرار می گيرد.

 

توسعه تاريخی

فليکس بلاخ[3] و ادوارد پورنسل[4]  پديده ارتعاش مغناطيسی هسته ای (NMR) را بطور جداگانه در سال 1946 کشف کردند و در سال 1952 به خاطر دريافت جايزه نوبل نائل آمدند. اگر چه NMR ابتدا برای آناليزهای شيميائی و فيزيک مولکولی بکار می رفت، در سال 1971 بوسيله ريموند داماديان[5]  نشان داده شده که بافتهای مختلف، نرمال و غير نرمال پاسخ های مختلف مغناطيسی هسته ای نشان دادند. اين کشف و کشف(CT) توموگرافی کامپيوتری در سال 1973 راه را برای بکارگيری MRI در تشخيص بيماريها باز نمودند. عکس برداری تشدید مغناطيسی ابتدا در سال 1973 بوسيله پائول لاتربر[6] نشان داده شده که يک روش نمايش پشت مشابه آنچه که در پرتو CT X- رخ می دهد بکار برد. در سال 1975 ريچارد ارنست [7]پيشنهاد عکس برداری تشدید مغناطيسی را با بکار بردن فاز و علامت گذاری بسامد همراه با روش باز ساخت عکس فورير پيشنهاد دادند. در سال 1977 ريموند داماديان MRI کل بدن را توضيح داد، و در همان سال پتر منسفيلد[8] روش عکس برداری برگردان صفحه ای (EPI) را ايجاد کرد. ادلشتاين[9] و همکاران وی عکس برداری بدن را با بکار بردن روش ارنست در سال 1980 توضيح داده و نشان دادند که يک عکس تنها می تواند تقريباً  5در  دقيقه بوسيله اين روش حاصل گردد. تا سال 1986، زمان عکس برداری تقريباً به 5 ثانيه کاهش يافت. در سال 1987عکس برداری برگردان صفحه ای برای انجام عکسبرداری فيلم زمان واقعی يک چرخش تک قبلی بکار رفت. در همان سال، چارلز دو مولين[10] آنژيوگرافی تشدید مغناطيسی (MRA)را کامل نمودند که امکان عکس برداری جريان خون را بدون استفاده از عوامل وضوح فراهم ساخت. در سال 1991، ريچارد ارنست[11] جايزه نوبل را در شيمی به خاطر موفقيت خود در انتقال NMR و MRI فورير پالس دار بدست آورد. در سال MRI 1993 عملياتی (fMRI) توسعه يافت که، امکان نقشه کشی عملياتی نواحی مختلف مغز انسان را بوجود آورد پيشرفتها در توانمندی MRI يک زمينه مداوم  تحقيقاتی هستند.

 

اصول

کليه هسته های با تعداد فرد نوترونها يا پروتونها دارای تكانه زاويه ای ذاتی (اسپين) و لذا گشتاور مغناطيسی هستند. در حضور يک ميدان مغناطيسی قوی، چنين هسته ها با گشتاوری مواجه شده و تمايل به همسو بودن در جهت موازی يا غير موازی با ميدان مغناطيسی دارند. هسته های در حال چرخش به يک ميدان مغناطيسی قوی خارجی بوسيله فراوری در اطراف جهت ميدان، بسيار شبيه به محورهای چرخش يک تقديم ژيروسکوپ در اطراف جهت ميدان جاذبه، پاسخ می دهند. بسامد تقديم مستقيماً متناسب با قدرت ميدان مغناطيسی  بوده و برای هر گونه هسته­ای بی نظير است. يک هسته تقديم دارای دو جهت ممکن بوده که هر کدام يک اختلاف جزئی در انرژی دارند: در پائين ترين حالت انرژی تقديم اسپين هسته­ای در اطراف جهت ميدان مغناطيسی خارجی (موازی) است و در يک حالت انرژی کمی بالاتر، تقديم اسپين هسته ای در اطراف خلاف جهت ميدان مغناطيسی (غير موازی) می باشد. اختلاف بين دو حالت انرژی برابر 2μH_O است که در آن μ گشتاور مغناطيسی هسته ای است. برای پروتونها در يک ميدان مغناطيسی kG5/0 تا 20kG اين اختلاف انرژی نسبتاً کوچک است که، معمولاً برای فوتونها در بسامد راديوئی محدوده (RF)(2MH_Z تا MH_Z5/8) می باشد.

در MRI، بيمار در يک ميدان مغناطيسی استاتيک بزرگ که غالباً بوسيله مغناطيسی فوق هادی توليد می شود، قرار می­گيرد. اين ميدان موجب می گردد هسته­ها در اطراف ميدان مغناطيسی در پائين ترين حالت انرژی شان (موازی) رديف و فرآوری گردند. پالسی از انرژی الکترومغناطيسی که بوسيله يک ميدان مغناطيسی RF تامین می شود، موجب افزایش تعداد زيادی هسته های رديف شده برای حرکت سريع به حالت انرژی بالاتر می گردد که موجب غير موازی شدن  ميدان مغناطيسی ايستا می گردد. سپس هسته های برانگيخته فرآوری شده بطور خودبخودی با گسيل فوتونهای RF به حالت انرژی پائين تر برگشته يا آرام می گردند که بوسيله کويل های يکسان RF به کار رفته جهت توليد پالس RF، که اساساً هسته های در حال چرخش برانگيخته می کنند، آشکار سازی می شوند. بطور تجربی مشاهده شده است که زمانهای آرامش به ساختارهای مولکولی و محيط های اطراف هسته ها حساس هستند. بعنوان مثال، زمانهای ميانگين آرامش پروتون در بافتهای نرمال بطور قابل ملاحظه ای کمتر از بافتهای بدخيم می باشد. قدرت سيگنال RF گسيل شده بوسيله آرامش هسته ها همچنين به چگالی پيشروی هسته ها يا چگالی اسپين بستگی دارد. بنابراين در MRI گراديانهای ميدان مغناطيسی، همچنين علاوه بر ميدان ايستای يکنواخت بزرگ Ho، برای تفکيک توزيع فضائی چگالی اسپين بکار می رود. زمانهای مختلف آرامش چرخش (اسپين) مواد و توانائی برای اندازه گيری توزيع فضائی چگاليهای اسپين MRI را يک روش منحصر بفرد و قوی در عکس برداری تشخيصی می کند. مثالی از نتيجه MRI در شکل 16-14 نشان داده شده است.

MRI در مقايسه با ديگر روشهای عکس برداری پزشکی هسته ای غيرمعمول است به خاطر اينکه انحراف بزرگی در روش جمع آوری داده ها و چگونگی باز ساخت در آن وجود دارد. بعنوان مثال، عکس های MRI می تواند بوسيله نقشه کشی مستقيم، باز ساخت نمايش و عکس برداری فورير تشکيل گردد. همچنين بسياری از ترکيبات کويلهای گراديانت مغناطيسی مختلف و ميدانهای مغناطيسی و قدرتهای پالسی می توانند به کار روند. کار و فعاليت در توسعه و گسترش توانائيهای MRI با بکار گيری تغييرات مختلف در روش اندازه گيری و صنعت باز ساخت عکس در حال ادامه است.

---

[1] . Magnetic Resonance Imaging

[2] - روش MRI تحت تغييرات واژه اختصاری و نام از زمان کشف آن قرار گرفته است. در ابتدا, عکس برداری ارتعاشی مغناطيسی هسته ای (MMRI)  يا توموگرافی کامپيوتری تشدید مغناطيسی هسته ای (NMR-CT) نام داشت, ولی کلمه "هسته ای" ممکن است برای بسيار از بيماران نا آشنا بوده و اين کلمه از آن زمان حذف شده, اگر چه روش اساساً بر اساس خواص مغناطيسی هسته ای است.

[3] . Felin Block

[4] . Edward Purcell

[5] . Raymond Damadian

[6] . Paul Lauterbur

[7] . Richard Ernst

[8] . Peter Manfield

[9] . Edelesatein

[10] . Charles Dumoulin

[11] . Richard Ernst