فیزیک هسته اى در عرصه پزشکى

مهدى عشقى یارعزیز

با وجود اینکه نقش شیمى و زیست شناسى در پزشکى به خوبى پذیرفته شده است نقش فیزیک در پزشکى به همان اندازه روشن نیست، چرا که اکثر کسانى که در رشته پزشکى در حال تحصیل هستند دوره مقدماتى فیزیک را مى گذرانند اما آنان غالباً یا هیچگونه ارتباطى میان فیزیک و پزشکى نمى بینند یا این ارتباط را بسیار ناچیز مى دانند.

استفاده از پرتو در تشخیص و درمان بیمارى و نیز استفاده از رادیونوکلئیدها در پزشکى (پزشکى هسته اى) بخشى از کاربردهاى فیزیک از جمله فیزیک هسته اى در عرصه پزشکى است.

پیشرفت تکنیک هاى فیزیک هسته اى تجربى به طور موازى تصویربردارى پزشکى را هم گسترش داده است: دوربین هاى پرتوگاما، شتاب دهنده هاى مخصوص براى تولید ایزوتوپ هاى پزشکى و تکنیک هاى اعجاب انگیز براى به دست آوردن تصاویر اعماق مشخص بدن. این شاخه تحقیقى را پزشکى هسته اى مى گویند که مسئولان آن معمولاً متخصصان فیزیک هسته اى تجربى هستند که در همکارى تنگاتنگ با پزشکان براى توسعه و کاربرد این تکنیک ها کار مى کنند. به عنوان نمونه فیزیکدانى که در بخش رادیوتراپى کار مى کند، سه وظیفه مهم بر عهده دارد:

۱- تعیین میزان تابش تولید شده با یک ماشین درمانى در شرایط استاندارد، یعنى واسنجى ماشین Calibration.

۲- محاسبه دزى که باید به تومور و هر بافت طبیعى در بیمار داده شود.

۳- تأیید اینکه مقدار صحیح تابش، به درستى در نواحى مناسب به بیمار داده شده است.

حتماً شما هم تصویر یا عکس پرتورونتگن (پرتو ایکس) تشخیص از دندان ها یا سایر بخش هاى بدن را گرفته اید. پرتو رونتگن در تشخیص بیمارى ها کاربرد بسیار دارد. به گونه اى که بیش از نیمى از مردم در سال حداقل یک تصویر پرتو رونتگن مى گیرند. کشف این پرتوها مانند بسیارى از دستاوردهاى مهم علمى، اتفاقى بود که در سال ۱۸۹۵ از سوى وى.سى.رونتگن فیزیکدان آلمانى در دانشگاه ورزبورگ در هنگام آزمایش با پرتوهاى کاتودى متوجه پرتوهاى ایکس شد. او پس از چند روز اولین تصویر پرتو رونتگن (X) را از دست همسرش گرفت.

از آنجا که پرتو X به سادگى از بافت هاى نرم بدن عبور مى کند ولى در استخوان به طور قوى تضعیف مى شود. عکاسى با پرتو X اطلاعات جامعى از ساختمان اسکلت بدن به انسان به دست مى دهد و در نتیجه در روش تشخیص پزشکى که منجر به ترمیم استخوان هاى شکسته مى شود ارزش بسیار دارد چرا که پرتوهاى (X) ایکس به طور یکسان جذب همه مواد نمى شوند. اگر چنین بود کاربرد مفیدى در تشخیص نداشتند.

رادیواکتیویته طبیعى براى فیزیکدانان شگفت انگیزتر از پرتوهاى رونتگن بود زیرا براى تولید پرتوهاى رونتگن انرژى الکتریکى لازم بود. در حالى که رادیواکتیویته طبیعى منبعى ثابت از ذرات پرانرژى را براى مدت زمان نامحدود بدون نیاز به انرژى تأمین مى کرد. مادام کورى یکى از پیشگامان برجسته در این زمینه است. وى که از سال ۱۸۹۸ تا ۱۹۰۴ با همسرش پى یر کار مى کرد به جداسازى یک عنصر بسیار قدرتمند رادیواکتیو، یعنى رادیم از چندین سنگ کانى اورانیم پرداخت. این عنصر نقشى بزرگ در درمان سرطان ایفا کرد و امروزه هنوز هم کاربرد دارد.

رادیواکتیویته طبیعى کمک بزرگى به دانش ما درباره هسته اتم کرده و پاره اى از پژوهش هاى اولیه «ردیابى» در پزشکى با به کارگیرى عناصر رادیواکتیو طبیعى انجام گرفته است. با این وجود، نقطه عطف در کاربرد رادیواکتیویته در پزشکى، ساخت راکتور هسته اى هنگام جنگ جهانى دوم درباره پروژه بمب اتمى بود. راکتور هسته اى تولید بسیارى از رادیونوکلیدهاى مصنوعى را به مقدار زیاد ممکن ساخت. از این عناصر رادیواکتیو در پزشکى براى پژوهش، تشخیص و درمان استفاده مى شود. در پایان دهه ۴۰ میلادى رادیواکتیویته به دست آمده از راکتورها بیشتر در پژوهش هاى پزشکى کاربرد داشت تا تشخیص. مثلاً رادیواکتیو براى بررسى چگونگى کار بسیارى از اندام ها و نیز تغییرات شیمیایى که در بدن رخ مى دهد به کار رفته است.

مفیدترین رادیونوکلیدها در پزشکى هسته اى آنهایى هستند که پرتوهاى گاماگسیل مى کنند چرا که پرتوهاى گاما قابلیت نفوذ بیشترى دارند. یک عنصر رادیواکتیو گسیل کننده گاما را که درون بدن است مى توان از بیرون بدن شناسایى کرد. به عنوان نمونه اکنون تکنیکى را بررسى مى کنیم که براى ایجاد تصویر از قسمت هاى خاص بدن از ایزوتوپ هاى گاماگسیل استفاده مى کند. در این روش با به کار بردن نقش پرتو گاماى گسیل شده مى توان تصویرى از آن قسمت از بدن تهیه کرد.

یک کاربرد ساده و سریع این تکنیک در اندازه گیرى مقدار جذب ید در غده تیروئید است.

ید رادیواکتیو بلعیده مى شود و شمارشگر پرتو گاما در نزدیکى گردن ازدیاد فعالیت را برحسب زمان، در حالى که ید در غده تیروئید متمرکز مى شود، نشان مى دهد. در ابتدا ید ۱۳۱ براى این منظور به کار مى رفت که یک محصول شکافت با نیمه عمر ۸ روز است ولى از آنجا که معمولاً زمان لازم براى مشاهده غده تیروئید از مرتبه ساعت ها است. چنین طول عمرى خیلى زیاد است و در نتیجه فعالیت در بدن به درازا مى کشد و بیمار دز زیادى دریافت مى کند. اما اکنون ید ۱۳۲ با نیمه عمر ۱۳ ساعت به طور گسترده اى به کار گرفته شده است و نیمه عمر این ایزوتوپ نیز ایده آل است زیرا براى آزمایش ۲۴ ساعته کافى است. در ضمن به آن اندازه کم است که بعد از آزمایش دز زیادى در بیمار باقى نمى ماند.

کار کلیه نیز با استفاده از ترکیبى با ایزوتوپ ید ۱۳۱ نشان داده شده است (سدیم ید و هیپوریت) از طریق تزریق وریدى مورد بررسى قرار گرفته است. یک آشکار ساز گاما هر کلیه را زیر نظر مى گیرد و با مقایسه آهنگ پذیرش ید۱۳۱ و اختلاف آن در دو کلیه چگونگى اختلال آنها را مشخص مى سازد. تازه بیماران دز نسبتاً کمى را دریافت مى کنند زیرا ترکیب رادیواکتیو بعد از یک دوره گردش کاملاً از خون خارج و از کلیه دفع مى شود.

برخى تصور مى کنند که پرتودرمانى روشى موقت در درمان سرطان است که سرانجام با یک «درمان سرطان» جایگزین آن خواهد شد. اما در حال حاضر به کارگیرى مناسب پرتو درمانى بهترین راه براى زنده ماندن مبتلایان به سرطان است. پرتودرمانى اگر در آغاز بیمارى صورت گیرد، احتمال درمان بیش از ۹۰ درصد است. این شیوه درمانى به اندازه جراحى شکل ظاهرى بیمار را تغییر نمى دهد و از این رو براى درمان سرطان هاى سر و گردن انتخاب مى شود.

*کارشناس ارشد فیزیک هسته اى