فیزیک هسته ای در عرصه پزشکی

با وجود اینکه نقش شیمی و زیست شناسی در پزشکی به خوبی پذیرفته شده است نقش فیزیک در پزشکی به همان اندازه روشن نیست، چرا که اکثر کسانی که در رشته پزشکی در حال تحصیل هستند دوره مقدماتی فیزیک را می گذرانند اما آنان غالباً یا هیچگونه ارتباطی میان فیزیک و پزشکی نمی بینند یا این ارتباط را بسیار ناچیز می دانند.
استفاده از پرتو در تشخیص و درمان بیماری و نیز استفاده از رادیونوکلئیدها در پزشکی (پزشکی هسته ای) بخشی از کاربردهای فیزیک از جمله فیزیک هسته ای در عرصه پزشکی است.
پیشرفت تکنیک های فیزیک هسته ای تجربی به طور موازی تصویربرداری پزشکی را هم گسترش داده است: دوربین های پرتوگاما، شتاب دهنده های مخصوص برای تولید ایزوتوپ های پزشکی و تکنیک های اعجاب انگیز برای به دست آوردن تصاویر اعماق مشخص بدن. این شاخه تحقیقی را پزشکی هسته ای می گویند که مسئولان آن معمولاً متخصصان فیزیک هسته ای تجربی هستند که در همکاری تنگاتنگ با پزشکان برای توسعه و کاربرد این تکنیک ها کار می کنند. به عنوان نمونه فیزیکدانی که در بخش رادیوتراپی کار می کند، سه وظیفه مهم بر عهده دارد:
۱) تعیین میزان تابش تولید شده با یک ماشین درمانی در شرایط استاندارد، یعنی واسنجی ماشین Calibration.
۲) محاسبه دزی که باید به تومور و هر بافت طبیعی در بیمار داده شود.
۳) تأیید اینکه مقدار صحیح تابش، به درستی در نواحی مناسب به بیمار داده شده است.
حتماً شما هم تصویر یا عکس پرتورونتگن (پرتو ایکس) تشخیص از دندان ها یا سایر بخش های بدن را گرفته اید. پرتو رونتگن در تشخیص بیماری ها کاربرد بسیار دارد. به گونه ای که بیش از نیمی از مردم در سال حداقل یک تصویر پرتو رونتگن می گیرند. کشف این پرتوها مانند بسیاری از دستاوردهای مهم علمی، اتفاقی بود که در سال ۱۸۹۵ از سوی وی.سی.رونتگن فیزیکدان آلمانی در دانشگاه ورزبورگ در هنگام آزمایش با پرتوهای کاتودی متوجه پرتوهای ایکس شد. او پس از چند روز اولین تصویر پرتو رونتگن (X) را از دست همسرش گرفت.
از آنجا که پرتو X به سادگی از بافت های نرم بدن عبور می کند ولی در استخوان به طور قوی تضعیف می شود. عکاسی با پرتو X اطلاعات جامعی از ساختمان اسکلت بدن به انسان به دست می دهد و در نتیجه در روش تشخیص پزشکی که منجر به ترمیم استخوان های شکسته می شود ارزش بسیار دارد چرا که پرتوهای (X) ایکس به طور یکسان جذب همه مواد نمی شوند. اگر چنین بود کاربرد مفیدی در تشخیص نداشتند.
رادیواکتیویته طبیعی برای فیزیکدانان شگفت انگیزتر از پرتوهای رونتگن بود زیرا برای تولید پرتوهای رونتگن انرژی الکتریکی لازم بود. در حالی که رادیواکتیویته طبیعی منبعی ثابت از ذرات پرانرژی را برای مدت زمان نامحدود بدون نیاز به انرژی تأمین می کرد. مادام کوری یکی از پیشگامان برجسته در این زمینه است. وی که از سال ۱۸۹۸ تا ۱۹۰۴ با همسرش پی یر کار می کرد به جداسازی یک عنصر بسیار قدرتمند رادیواکتیو، یعنی رادیم از چندین سنگ کانی اورانیم پرداخت. این عنصر نقشی بزرگ در درمان سرطان ایفا کرد و امروزه هنوز هم کاربرد دارد.
رادیواکتیویته طبیعی کمک بزرگی به دانش ما درباره هسته اتم کرده و پاره ای از پژوهش های اولیه «ردیابی» در پزشکی با به کارگیری عناصر رادیواکتیو طبیعی انجام گرفته است. با این وجود، نقطه عطف در کاربرد رادیواکتیویته در پزشکی، ساخت راکتور هسته ای هنگام جنگ جهانی دوم درباره پروژه بمب اتمی بود. راکتور هسته ای تولید بسیاری از رادیونوکلیدهای مصنوعی را به مقدار زیاد ممکن ساخت. از این عناصر رادیواکتیو در پزشکی برای پژوهش، تشخیص و درمان استفاده می شود. در پایان دهه ۴۰ میلادی رادیواکتیویته به دست آمده از راکتورها بیشتر در پژوهش های پزشکی کاربرد داشت تا تشخیص. مثلاً رادیواکتیو برای بررسی چگونگی کار بسیاری از اندام ها و نیز تغییرات شیمیایی که در بدن رخ می دهد به کار رفته است.
مفیدترین رادیونوکلیدها در پزشکی هسته ای آنهایی هستند که پرتوهای گاماگسیل می کنند چرا که پرتوهای گاما قابلیت نفوذ بیشتری دارند. یک عنصر رادیواکتیو گسیل کننده گاما را که درون بدن است می توان از بیرون بدن شناسایی کرد. به عنوان نمونه اکنون تکنیکی را بررسی می کنیم که برای ایجاد تصویر از قسمت های خاص بدن از ایزوتوپ های گاماگسیل استفاده می کند. در این روش با به کار بردن نقش پرتو گامای گسیل شده می توان تصویری از آن قسمت از بدن تهیه کرد.
یک کاربرد ساده و سریع این تکنیک در اندازه گیری مقدار جذب ید در غده تیروئید است.
ید رادیواکتیو بلعیده می شود و شمارشگر پرتو گاما در نزدیکی گردن ازدیاد فعالیت را برحسب زمان، در حالی که ید در غده تیروئید متمرکز می شود، نشان می دهد. در ابتدا ید ۱۳۱ برای این منظور به کار می رفت که یک محصول شکافت با نیمه عمر ۸ روز است ولی از آنجا که معمولاً زمان لازم برای مشاهده غده تیروئید از مرتبه ساعت ها است. چنین طول عمری خیلی زیاد است و در نتیجه فعالیت در بدن به درازا می کشد و بیمار دز زیادی دریافت می کند. اما اکنون ید ۱۳۲ با نیمه عمر ۱۳ ساعت به طور گسترده ای به کار گرفته شده است و نیمه عمر این ایزوتوپ نیز ایده آل است زیرا برای آزمایش ۲۴ ساعته کافی است. در ضمن به آن اندازه کم است که بعد از آزمایش دز زیادی در بیمار باقی نمی ماند.
کار کلیه نیز با استفاده از ترکیبی با ایزوتوپ ید ۱۳۱ نشان داده شده است (سدیم ید و هیپوریت) از طریق تزریق وریدی مورد بررسی قرار گرفته است. یک آشکار ساز گاما هر کلیه را زیر نظر می گیرد و با مقایسه آهنگ پذیرش ید۱۳۱ و اختلاف آن در دو کلیه چگونگی اختلال آنها را مشخص می سازد. تازه بیماران دز نسبتاً کمی را دریافت می کنند زیرا ترکیب رادیواکتیو بعد از یک دوره گردش کاملاً از خون خارج و از کلیه دفع می شود.
برخی تصور می کنند که پرتودرمانی روشی موقت در درمان سرطان است که سرانجام با یک «درمان سرطان» جایگزین آن خواهد شد. اما در حال حاضر به کارگیری مناسب پرتو درمانی بهترین راه برای زنده ماندن مبتلایان به سرطان است. پرتودرمانی اگر در آغاز بیماری صورت گیرد، احتمال درمان بیش از ۹۰ درصد است. این شیوه درمانی به اندازه جراحی شکل ظاهری بیمار را تغییر نمی دهد و از این رو برای درمان سرطان های سر و گردن انتخاب می شود.

مهدی عشقی یارعزیز
کارشناس ارشد فیزیک هسته ای

منبع : روزنامه ایران