پزشکى هسته اى

نگاهى به مبانى و کاربردها پزشکى هسته اى در ادامه مطلب 

نیم نگاه
پزشکى هسته اى بهتر از رادیو درمانى

 تصویربردارى به طریق هسته اى و تزریق و خوردن داروهاى هسته اى به هیچ وجه براى بدن مضر نیست. مواد رادیواکتیوى که در پزشکى هسته اى مورد استفاده قرار مى گیرند نیمه عمر خیلى کوتاهى دارند و خیلى زود از بین مى روند. میزان پرتو تابش شده از این مواد پائین تر از اشعه X  معمول و یا اشعه CT  اسکن است و به راحتى از طریق ادرار یا کیسه صفرا حذف و دفع مى شود. در مقایسه رادیو درمانى (Radio Therapy)  که با پزشکى هسته اى متفاوت است، با تابش پرتو هاى مختلف یونیزه مثل آلفا، بتا و گاما و اشعه X تمام سلول ها را تحت تاثیر قرار مى دهد.

پزشکى هسته اى شاخه اى از علم پزشکى است که در آن از مواد رادیواکتیو براى تشخیص و درمان بیمارى استفاده مى شود. مواد رادیواکتیو مورد استفاده یا رادیو ایزوتوپ هستند و یا داروهایى که با مواد رادیو ایزوتوپ نشاندار شده اند. داروى رادیواکتیو، در روش هاى تشخیصى مواد رادیواکتیو به بیمار تزریق مى شود و میزان اشعه تایید شده، از بیمار اندازه گیرى مى شود. اکثر روش   هاى تشخیصى به کمک یک دوربین اشعه گاما، توانایى تشکیل تصویر را دارند. در موارد استفاده درمانى، مواد رادیواکتیو براى درمان مورد استفاده قرار مى گیرند مثل استفاده از ید (۱۳۱) که در درمان سمى شدن تیروئید و سرطان تیروئید مورد استفاده قرار مى گیرد.

روش هاى مختلف استفاده از داروهاى رادیواکتیو:
?تزریق درون رگى که در اسکن هاى مختلفى مورد استفاده قرار مى گیرد.
?تزریق زیر جلدى که معمولاً براى مطالعه سیستم لنفاوى کاربرد دارد.
?تنفسى که معمولاً براى مطالعه شش ها مورد استفاده قرار مى گیرد. در این روش از گاز کریپتون (۸۱) و یا ذرات هواى حاوى تکنتیوم (۹۹) استفاده مى شود.
?خوراکى که معمولاً براى شفاف کردن و متمایز کردن سیستم گوارشى به کار برده مى شود.
? کاربردهاى تشخیصى پزشکى هسته اى
در کلیه روش   هاى تشخیصى، نحوه عملکرد صحیح اندام هاى بدن در مقایسه با یک فرد سالم مقایسه مى شود. اتصال رادیو ایزوتوپ ها به ماده یا عضو مورد نظر به تشخیص و شناسایى پرتوهاى تابش شده و اندازه گیرى آنها کمک مى کند. در پزشکى هسته اى براى تشخیص معمولاً از یک سرى از مواد رادیواکتیو استفاده مى شود که یا به صورت گاز هستند و یا مایع که به بدن تزریق مى شوند.

?مواد رادیواکتیو به فرم مایع:Technetium(99) ت(131)یا Iodinت(123) Thallium (201) Gallium(67)
? مواد رادیواکتیو به فرم گازى:Xenon (133) Krypton (81)
 

? تجهیزات لازم براى عکسبردارى
معمولاً پرتوهاى ساطع شده از ماده رادیواکتیو داخل بدن، توسط دوربین هاى گاما تشخیص داده مى شوند. به طور معمول، دوربین هاى گاما از آشکارساز گاما مثل یک کریستال فعال یدید سدیم که با یک سیستم تصویرى همراه است، تشکیل شده  اند. دوربین هاى گاما از نحوه پراکنش تابش رادیواکتیو بر روى آشکارساز گاما تصویر را به وجود مى آورند.وضوح دوربین هاى گاما بین ۴ تا ۶  میلى متر است که مى تواند هزاران اشعه گاما را در ثانیه آشکار کند. دوربین گاما هر پرتو گاماى ساطع شده را در دو جهت محور x و y آشکار مى کند و به این ترتیب تصویر را به وجود مى آورد.در پزشکى هسته اى معمولاً وضوح (dpi)  هر تصویر به تعداد پرتوهاى گاماى آشکار شده در آن پیکسل، در واحد زمان گفته مى شود.اساس کار دستگاه هاى مختلف که از فیزیک هسته اى براى تصویربردارى استفاده مى کنند، ایجاد یک سرى تصویر از برش هاى مختلف بدن و از زاویه هاى متفاوت است که این تصاویر با یکدیگر ادغام شده و یک تصویر سه بعدى از محل مورد نظر ایجاد مى کنند.

? سى تى اسکن Computed Tomography

 با نام CAT scan  هم خانواده مى شود و روشى است که طى آن یک سرى تصاویر دوبعدى به دست آمده با اشعه X به تصاویر سه  بعدى تبدیل مى شوند. کلمه tomo  از واژه tomos  به معنى برش گرفته شده است. سیستم CT  اسکن در سال ۱۹۷۲ توسط گاد فرى نیوبلد هوزنفیلد از آزمایشگاه مرکزى EMI  اختراع شد. آلن مک لئود کدمارک از دانشگاه تافت نیز به طور جداگانه اى همین روش  را ابداع کرده بود. این دو نفر به طور مشترک برنده جایزه نوبل سال ۱۹۷۹ شدند. اولین نوع اسکنرها، در انجام اسکن از مغز محدودیت هایى داشتند و در آنها منبع اشعه X به صورت یک امتداد باریک مدادمانند بود که روى یک یا دو آشکارساز ثابت شده بود. منبع اشعه X  و آشکارسازها در وضعیتى متناسب با یکدیگر قرار داشتند و در امتداد بدن بیمار حرکت مى کردند و طى این حرکت، چرخشى یک درجه اى نسبت به یکدیگر داشتند. در نسل دوم اسکنرها، تغییراتى در شکل منبع اشعه X و تعداد آشکارسازها به وجود آمد. منبع اشعه x  به شکلى شبیه پنکه تغییر پیدا کرد و زمان اسکن به طور قابل ملاحظه اى کاهش یافت. در نسل سوم اسکنرها، تغییر اساسى در زمان اسکن به وجود آمد و امکان تشکیل تصویر نهایى همزمان با اسکن ایجاد شد. در این اسکنرها، منبع پنکه اى شکل اشعه X  در امتداد ردیفى از آشکارسازها که در وضعیتى متناسب با منبع اشعه X  قرار داشتند ثابت شده بود و سرعت اسکن از هر برش به ۱۰ ثانیه کاهش پیدا کرد.
در نسل چهارم اسکنرها، زمان اسکن نسبت به قبل تغییرى نکرد با این تفاوت که یک حلقه ۳۶۰ درجه از آشکارسازها دور بدن بیمار را فرامى گرفت و منبع اشعه x  نیز در وضعیتى غیرمتناسب با آشکارسازها به دور بیمار مى چرخید. در حالت مدرن اسکنرها که واجد چندین آشکارساز و چند ردیف اسکنر هستند، اسکن از قفسه سینه به مدت یک دم و بازدم زمان مى برد. در سال هاى اخیر توموگرافى در حد میکرومتر نیز قابل انجام است و میکروتوموگرافى خوانده مى شود ولى هنوز در مورد انسان مورد استفاده قرار نگرفته است.

CT  اسکن در پزشکى هسته اى به عنوان روشى تشخیصى کاربرد دارد. در برخى از موارد براى ایجاد تمایز بین بافت هاى مختلف از ید درون  رگى استفاده مى شود. این حالت به وضوح بیشتر ساختارهایى مثل رگ هاى خونى که ممکن است از بافت هاى اطراف متمایز نباشد، کمک مى کند. استفاده از این مواد در برخى موارد به بررسى نحوه عملکرد بعضى از اعضاى بدن نیز کمک مى کند. پیشرفت و فناورى CT اسکن باعث شده که دوز تابش اشعه X  و زمان اسکن کاهش پیدا کند و اما هنوز هم دوز اشعه تابشى در این روش بسیار بالاتر از رادیوگرافى معمولى با اشعه X  است.

اسکن جمجمه: تشخیص ضربه مغزى و خونریزى داخلى معمولى ترین دلیل براى اسکن از سر است. این اسکن بدون تزریق ماده حاجب انجام مى شود و خونریزى حالت متمایزترى خواهد داشت. براى تشخیص تومور نیز از این روش به همراه تزریق ماده حاجب استفاده مى شود که البته دقت MRI  را ندارد. از CT  اسکن سر و گردن و منطقه دهانى معمولاً براى آمادگى جراحى استخوان صورت و فک و گاهى تشخیص تومور یا کیست در ناحیه فک ها و سینوس ها و تیغه بینى استفاده مى شود.
 

اسکن قفسه سینه

CT اسکن بهترین روش براى تشخیص تغییر بافت شش ها به صورت حاد و یا مزمن است. به طور معمول براى تشخیص بیمارى هاى تنفسى مثل ذات الریه یا سرطان از CT  اسکن بدون ماده حاجب استفاده مى شود.
اسکن قلب: اسکن از قلب معمولاً تا ۶۴ برش و وضوح خیلى بالا و سرعت بالا صورت مى گیرد که معمولاً هرگونه اختلال در عملکرد عروقى قلبى را مشخص مى کند.
به طور کلى هرگونه بیمارى را مى توان با CT  اسکن از نقاط مختلف بدن تشخیص داد. معمول ترین موارد انجام CT  اسکن در تشخیص سنگ هاى مثانه و کلیه، عفونت آپاندیس، عفونت پانکراس و عدم عملکرد کیسه صفرا است.

? MRI (Magnetic Resonance Imaging)
 

MRI  روشى است که با استفاده از میزان آب معدنى متصل به مولکول ها، تصویرى از داخل بدن ایجاد مى کند. این روش معمولاً براى تشخیص هرگونه بیمارى یا اختلال در عملکرد ارگان ها مورد استفاده قرار مى گیرد.اسم اصلى این روش nuclean MRI  است که کلمه هسته اى به علت بار منفى که روى بیمار ایجاد مى کند، به طور کلى حذف شده است. در علوم دیگر واژه NMR  که استفاده از همین دستگاه در علوم غیرپزشکى است، هنوز استفاده مى شود. اساس کار MRI  معمولاً براساس خصوصیات آزاد شدن اتم برانگیخته هیدروژن در مولکول آب است. وقتى جسم مورد نظر در یک میدان خاص و پرقدرت مغناطیسى قرار مى گیرد، تمام اسپین هاى اتمى هسته هاى بدون اسپین صفر در دو حالت مخالف یکدیگر قرار مى گیرند یا به صورت موازى با میدان مغناطیسى یا غیرموازى. اختلاف میان اتم هاى موازى و غیرموازى یک در میلیون است، در هر صورت این اختلاف باعث تغییرى در میدان مى شود. به هر حال هسته ها در حالتى زاویه دار با میدان الکترومغناطیسى قرار مى گیرند. دوقطبى هسته در امتداد میدان مغناطیسى قرار مى گیرد، در لحظه اى که نسبت ها تقریباً مساوى هستند، بیشتر هسته ها در حالت کم انرژى قرار مى گیرند. وقتى که بافت در معرض انرژى الکترومغناطیسى قرار مى گیرد (RF PULS)  تعدادى از هیدروژن ها که در حالت موازى با میدان مغناطیسى بودند به حالت پرانرژى و پاد موازى درمى آیند. براى انتخاب زاویه تصویر مورد نظر از سه محور عمود برهم شیب مغناطیسى استفاده مى شود. شیب اول مربوط به برش است که هنگام RF ADS  اعمال مى شود. بعدى شیب رمزکننده فاز است و در نهایت شیب رمزکننده سرعت ?تکرار? که در حین عکسبردارى از بافت اعمال مى شوند. این عمل به عکسبردارى از برش هایى از هر زاویه کمک مى کند.
زمانى که هسته برانگیخته شده به حالت پایه برگشت، از خود انرژى آزاد مى کند. زمان برگشت به حالت پایه و موازى شدن با میدان مغناطیسى که در حد هزارم ثانیه است، با T1  نشان داده مى شود.

T2  زمانى است که برگشتن به حالت عادى با استفاده از انرژى معکوس اتفاق مى افتد.
براى تشکیل تصویر ثبت اطلاعات فضایى مولکول هاى بافت بعد از بازگشت به حالت عادى لازم است. به همین جهت یک میدان مغناطیسى متراکم براى ثبت موقعیت هسته ها به کار گرفته مى شود.

MRI براى تشخیص هرگونه آسیب در بافت هاى مختلف مورد استفاده دارد. یکى از نکات مثبت در مورد MRI  نداشتن اثر منفى بر روى بیمار است.

MRI با استفاده از میدان مغناطیسى و تابش غیریونیزه انجام مى گیرد. در حالى که CT  اسکن با اشعه X  معمولى که واجد تابش هاى یونیزه است، انجام مى شود و تابش هاى یونیزه مى توانند احتمال ایجاد بدخیمى را افزایش  دهند به خصوص در بچه ها. عکس هاى حاصل از MRI  معمولاً بین ۵ تا ۲۰ عدد هستند که هر یک اطلاعات خاصى را از بافت مورد نظر نشان مى دهند و باید توسط پزشک بررسى و مطالعه شوند.

? انواع MRI
 

MRIانتشارى

 این نوع از MRI میزان انتشار آب را در بافت هاى بدن مشخص مى کند. از این طریق مى توان انتشار مولکول هاى مختلف را در ارگان ها و سلول هاى مختلف بررسى کرد. نوع جدید MRI  انتشارى (DT1)  مى تواند میزان انتشار را در جهات مختلف مشخص کند و این روش در تشخیص بیمارى هایى مثل MS  که نورون ها طى آن از بین مى رود، به کار گرفته مى شود.
 

:(MR angiography)MRA

 روشى است که از طریق آن اشکالات عروقى بررسى مى شود. اصلى ترین مورد استفاده از MRA  بررسى عروق گردن و نابجایى آئورت و عروق کلیوى است. یک مورد استفاده دیگر از MRI  در تصویربردارى از بافت هاى نرم، تعیین دقیق محل تومور در بدن است که با تعیین دقیق محل آن مى توان رادیوتراپى را آغاز کرد. محل دقیق و اندازه تومور به این ترتیب مشخص مى شود و محل آن خالکوبى یا نشانه گذارى مى شود و درمان در آن محل به طور خاص آغاز مى شود.
با توجه به اینکه MRI  روشى بسیار دقیق براى تشخیص بیمارى است، در سال ۲۰۰۳ آقاى پل لاوتربور و سرپیتر منزفیلد برنده جایزه نوبل پزشکى شدند. لاوتربور متوجه شد که میدان مغناطیسى مى تواند تصویر دوبعدى ایجاد کند و منزفیلد محاسبات ریاضى شیب هاى مغناطیسى را انجام داد. کمیته نوبل ریموند _ وى _ دامادیان را نادیده گرفت. دامادیان در سال ۱۹۷۴ استفاده NMR  را براى تشخیص سرطان ثبت کرده است. او در سال ۱۹۹۷ از جنرال الکتریک بابت استفاده بدون اجازه از اختراعش به دادگاه شکایت کرد و ۱۲۹ میلیون دلار از جنرال الکتریک دریافت کرد. در سال ۱۹۸۰ اولین دستگاه اسکن MRI  را ساخت که هیچ وقت به بازار عرضه نشد. در سال ۲۰۰۱ life tim achivment award  موسسه MIT  به دامادیان اهدا شد.

? PET Scan
روش تشخیص دیگر (Positron Emission Tomography) PET  است که با آشکار کردن پرتو هاى رادیواکتیو تابش شده تصویر را به وجود مى آورد. مواد رادیواکتیو به بدن تزریق مى شوند. این مواد رادیو اکتیو مثل کربن-،۱۱ فلوئور-۱۸ و اکسیژن-۱۵ نیمه عمر کوتاهى دارند. این مواد با بمباران کردن حالت معمول اتم ها با نوترون، ایجاد شده اند. در روش PET  اشعه هاى گاماى تابش شده از جسم تشخیص داده مى شوند. پس از اینکه مواد رادیواکتیو به بیمار تزریق شدند، بیمار روى تختى که یک محفظه دونات مانند دارد قرار مى گیرد. داخل محفظه آشکارسازهاى گاما قرار دارند که تشکیل شده از یک سر کریستال هاى فعال که هر یک به یک تشدید کننده نورى متصل هستند. کریستال ها اشعه گاما را به فوتون هاى نورى تبدیل مى کنند و تشدید کننده نورى نور را به پیام هاى الکتریکى تبدیل مى کنند.
سیگنال هاى الکتریکى با استفاده از برنامه هاى کامپیوترى به تصویر تبدیل مى شوند. بسته به ماده رادیواکتیوى که به بیمار تزریق شده است، با استفاده از PEF  مى توان تصاویرى از گردش خون یا بعضى واکنش هاى بیوشیمیایى به دست آورد. به طور مثال با PET مى توان متابولیسم گلوکز در مغز و یا تغییرات سریع فعالیت در نقاط مختلف بدن را تشخیص داد.
 

:(Single Photon Emission Computed Tomography)SPECT

 این روش مشابه PET  است با این تفاوت که ماده رادیواکتیو مورد استفاده Xenon-133 ، Technetium99 و Iodin-123  است که نیمه عمر طولانى ترى دارند.
با استفاده از SPECT  مى توان اطلاعاتى در مورد گردش خون و نحوه پخش ماده رادیواکتیو در بدن به دست آورد. تصاویر حاصل وضوح کمترى نسبت به PET  دارند.

اسکن استخوان:

در این اسکن مواد رادیواکتیو که (Technetiumpp Methgdiphosphate)  است در استخوان تجمع پیدا مى کنند. این مواد در نقاطى که فعالیت بالا است تجمع بیشترى پیدا مى کنند که به این نقاط نقاط شفاف مى گویند و در تصویر نقاط تیره بیانگر مناطقى با فعالیت متابولیک کمتر هستند. اسکن استخوان در تشخیص تومورها که معمولاً نقاطى با فعالیت بالا هستند، بسیار کاربرد دارد.
 

? درمان به کمک پزشکى هسته اىمواد هسته اى که براى نشانگر به بدن بیمار تزریق مى شوند معمولاً براى تشخیص به کار گرفته مى شوند. برخى از اعضاى بدن، انواع خاصى از مواد شیمیایى را در خود نگه مى دارند. به عنوان مثال غده تیروئید توانایى جمع کردن ید را دارد. با وارد کردن ید رادیواکتیو به بدن ?تزریقى یا خوراکى? بعضى تومورهاى تیروئیدى قابل تشخیص و درمان مى شوند. همانند این مطلب در مورد تومور هاى سرطانى که توانایى تجمع فسفات را دارند صادق است. با تزریق فسفر رادیواکتیو در خون مى توان با افزایش میزان رادیواکتیو در آنها محل تومور را مشخص کرد. تصویربردارى به طریق هسته اى و تزریق و خوردن داروهاى هسته اى به هیچ وجه براى بدن مضر نیست. مواد رادیواکتیوى که در پزشکى هسته اى مورد استفاده قرار مى گیرند نیمه عمر خیلى کوتاهى دارند و خیلى زود از بین مى روند. میزان پرتو تابش شده از این مواد پائین تر از اشعه X معمول و یا اشعه CT  اسکن است و به راحتى از طریق ادرار یا کیسه صفرا حذف و دفع مى شود. در مقایسه رادیو درمانى (Radio Therapy)  که با پزشکى هسته اى متفاوت است، با تابش پرتو هاى مختلف یونیزه مثل آلفا، بتا و گاما و اشعه X  تمام سلول ها را تحت تاثیر قرار مى دهد. سلول هاى مختلف سرعت تقسیم متفاوتى دارند و سلول هایى که سریع تر تقسیم مى شوند، بیشتر تحت تاثیر قرار مى گیرند. به این ترتیب سلول هاى خونى، پوست، مو و سلول هاى پوششى معده نیز تحت تاثیر قرار مى گیرند. به همین جهت است که اکثر بیمارانى که در حال درمان سرطان هستند دچار ریزش مو و کم خونى مى شوند.

Radio Surgery جراحى با اشعه

روشى است که اجازه مى دهد یک سرى از جراحى هاى مغز بدون باز کردن جمجمه انجام شود. در این روش از تابش هاى جهت گیرى شده پرتو هاى یونیزه استفاده مى شود. در این روش از جراحى به کمک دهنده هاى بالاى پرتو ها، یک سرى تومور هاى داخل جمجمه اى و یا عوارض دیگرى که به راحتى با جراحى معمولى قابل رفع شدن نیستند، از بین برده مى شوند.
درمان با اعمال جراحى در بسیارى از موارد براى بیمار مشکلاتى ایجاد مى کند و به بسیارى از بافت هاى سالم نیز آسیب مى رساند.
جراحانى که براى درمان از پرتو ها استفاده مى کنند، از وسایلى بسیار دقیق و بسیار مجهز مثل شتاب دهنده هاى خطى، اشعه لیزر و کامپیوتر استفاده مى کنند. در بیست سال اخیر جراحى پرتوى اولین راه درمان پس از استفاده از شیمى درمانى، پرتو درمانى و جراحى بوده است.
پرتو هاى مورد استفاده در جراحى پرتوى از یک منبع خارجى تامین مى شوند که تحت شرایط بسیار دقیق و با دستگاه خاصى پرتو ها و اشعه هاى مختلف در یک نقطه که تومور یا آسیب بافتى وجود دارد متمرکز مى شوند و به این ترتیب درمان صورت مى گیرد و بافت هاى سالم اطراف محل مورد درمان نیز آسیبى نمى بینند. به این ترتیب بیمار با یک روز بسترى شدن در بیمارستان درمان مى شود و از عوارضى مانند خونریزى و عفونت بعد از عمل خبرى نیست. البته زمان لازم براى بهبود کامل، بیشتر است.
دکتر لارس لکسل از موسسه کارولینکا در استکهلم و بى جرن لارسون رادیوبیولوژیست از دانشگاه اوپسه لا در سال ۱۹۵۹ با همکارى یکدیگر متوجه شدند که تومورها را با تحت تابش شدید پروتون قرار دادن مى توان از بین برد. این دو در سال ۱۹۶۸ Gamma Knife  را ساختند. در این دستگاه از منبع رادیواکتیو کبالت ۶۰ استفاده مى شود که در یک ساختار حلقوى با کانال هاى مرکزى بازتابش قرار گرفته است. در آخرین مدل این دستگاه منبع رادیواکتیو کبالت وجود دارد که پرتو هاى گاما را به مرکز حلقه هدایت مى کنند که در آن نقطه سر بیمار قرار مى گیرد.
در جراحى پرتوى، بافت به طور انتخابى یونیزه مى شود. یونیزه شدن بافت در نتیجه ایجاد شدن یون هاى غیرآلى که معمولاً براى سلول  کشنده هستند اتفاق مى افتد. رادیکال هاى آزادى که طى یونیزه شدن به وجود مى آیند براى سلول  و غشاى هسته RNA و DNA  کشنده هستند و اثرات غیر قابل بازگشتى بر روى این ساختار ها مى گذارند که باعث مرگ سلولى مى شود. کلاً پنج نوع تابش در جراحى پرتوى مورد استفاده قرار مى گیرند که عبارتند از امواج الکترومغناطیسى (اشعه گاما و اشعه ایکس)، ذرات اتمى ?پروتون و نوترون، و یون هاى کربن.? جراحى پرتوى اصولاً در مواردى که تومور هاى مغزى و مشکلات عروقى مغزى تشخیص داده شده باشد، کاربرد دارد و باید نوع آسیب، مکان آن و سن بیمار و کلاً سلامت کلى بیمار براى انجام این عمل در نظر گرفته شود.

منابع:
۱-Cerebromenteorg
۲-brain Lab. com
۳-ismrm.org
۴-Wikipedia.org