معرفی دستگاه
نوعی دوربین ویژه است که در پزشکی هسته ای استفاده فراوان دارد. این دوربین تشعشعات ساطع شده از رادیوایزوتوپ های تزریقی را آشکارسازی کرده و تشکیل یک تصویر از توزیع آنها در بدن میدهد. خوشبختانه استفاده از داروهای رادیواکتیو می تواند رادیوگرافی را کامل کند. به طور کلی در تکنیک های رادیوایزوتوپی چون مقادیر مختلفی از جسم رادیواکتیو جذب میشود میتوان اندازه، شکل و موقعیت یک اندام یا فضای اشغالی تغییر جسم بافت را نسبت به محیط اطراف یا توزیع بعضی مواد در اندام را بررسی کرد. از آنجا که تکنیک های رادیوایزوتوپی بلافاصله هر گونه تغییر فعالیتی را آشکار میکنند، قادر هستند شرایط پاتولوژیک را خیلی زودتر از تکنیک های دیگر آشکار کنند.
راديو داروها
ماده رادیواکتیو با تزریق وریـدی وارد بـدن مـیشـود و پـس از تجمـع در عضـو مـورد نظـر تابش حاصل از آن تصویربرداری می شود. مواردی که در استفاده از رادیودارو باید مدنظر قرار داد نیمه عمر ماده رادیواکتیو و انرژی آن است. نیمه عمر ماده رادیواکتیو نباید آنقدر طولانی باشد که بیمار به مدت طولانی در معرض پرتو قرار گیرد و از طرفی نباید آنقدر کوتاه باشد که قبل و یا درحین تصویربرداری اکتیویته آن کاهش چشمگیری داشته باشد. همچنین انرژی ماده رادیواکتیو نیز برای آشکارسازی آن در سیستم مهم است. منابع مورد استفاده در دوربین های گاما ایزوتوپ های منتشر کننده اشعه گاما هستند که معمول ترین آنها تکنسیم است. تکنسیم دارای نیمه عمر ۶ ساعت است و در مدت یک روز از بدن بیمار خارج می شود (دفع فیزیولوژیک آن مناسب است.) این رادیوایزوتوپ جذب خوبی دارد و دارای انرژی KeV140 است. یک داروی پرتوزا محتوی مواد شیمیایی خاصی است که با یک رادیونوکلئید نشاندار شده است.
ساختار و عملكرد کلی گاما کمرا
اساس کار در دوربین گاما شمارش جرقه زنی هاست. فوتون هایی که از بدن ساطع می شود به دلیل وجود بافت و موانع مختلف در سر راه خود، دچار پدیده جذب و یا پراکندگی می شوند. هر کدام از این اتفاقات میتواند فوتون را از مسیر خود منحرف کند و انرژی آن را تغییر دهد. به هر حال بر اثر این پدیده ها یکسری پرتوهای غیر مفید و پراکنده داریم که از دقت تصویربرداری کم میکنند. برای حذف این پرتوها از کلیماتور استفاده میشود تا از ورود اینگونه فوتونها به آشکاساز جلوگیری شود و از برخورد تعداد قابل توجهی از پرتوهای مورب و پراکنده به کریستال جلوگیری میکند. بعد از عمل موازی سازی پرتوها توسط کلیماتور، فوتونها با کریستال وارد برهمکنش شده و سوسوزنی رخ میدهد. فـوتـومـولتـی پـالیـرهـای (PMT)قـرارگرفته در پشت کـــریـسـتــال پالسهای نوری را جمع آوری میکنند و با توجه به مدار الکترونیکی متصل بهPMT ها و پالس رسیده به هریک ازPMT ها عمل مکان یابی صورت گرفته و مقدار پالس اصلی به همراه موقعیت مکان (x,y) به عنوان ورودی در اختیار الگوریتم بازسازی قرار میگیرد. بعد از انجام مراحل بازسازی، تصویری به دسـت می آید که میتوان آن را بر روی یک نمایشگر به صورت رنگی با شدت های متفاوت مشاهده کرد که در حقیقت تصویر ناشی از عضو یا ارگان مورد نظر است.
اجزاء دستگاه
دوربین گاما دارای سه قسمت اصلی است که شامل گانتری، کنسول و تخت است. گانتری دارای دو قسمت هد و تنه است که اجزایی چون کلیماتور، آشکارساز، فوتومالتی پالیر تیوب و مدار مکانیابی داخل هد قرار می گیرند. برای حذف پرتوهای پراکنده از کلیماتور استفاده میشود. کلیماتور در قسمت بیرونی دستگاه نصب میشود و در صورت لزوم قابل تعویض است.
- سر(gantry): این قسمت اشعه گامای ورودی را جذب و علایم الکتریکی مطابق با همان محل هایی که جذب انجام شده تولید میکند و این علایم را به کنسول میفرستد.
- کلیماتور: کلیماتور معموال شامل قطعات خیلی بزرگ سربی است که دارای روزن هایی است. این روزن ها به موازات هم قرار گرفته اند و طوری ساخته شده که فقط پرتو هایی را که به موازات روزن ها حرکت می کنند، عبور می دهد.
- دتكتور يا کريستال: کریستال های مورد استفاده انواع مختلفی دارند که کریستالی که معمولا مورد استفاده قرار می گیرد از ید و سدیم تشکیل شده است که مقدار کمی ناخالصی تالیم به همراه دارد. این جسم به نور حساس است و با جذب اشعهِ، فوتون های نورانی تابش می کند. این فوتون ها طول موجی در حدود ۴۱۰ دارند که در انتهای پایین طیف مرئی است.
- فوتومولتی پالير (pmt): این تیوب شامل: فتوکاتد، منبع تغذیه ولتاژ بالا (تقویت کننده الکترون) و در نهایت قسمت خروجی است. وقتی فوتونی جذب کریستال شده و جرقه نورانی ایجاد می شود، هر المپ PM یک پالس خروجی جریان تولید می کند. بنابراین المپ های PM نظیر مبدل نور مرئی به جریان الکتریکی عمل می کند. دامنهِ پالس هر المپ مستقیما متناسب است با مقدار نوری که فتوکاتد آن دریافت کرده است. نور حاصله در فتوکاتد فتومولتی پالیر به تعدادی الکترون های کم انرژی تبدیل می شود. سپس الکترون های منتشره از فتوکاتد در طول فتومولتی پالیر از یک داینود به داینود بعدی با اختلاف پتانسیل کلی حدود V2000 شتاب میگیرند. با برخورد هر الکترون به سطح داینود دو یا سه الکترون از آن تابش می شود در نتیجه بهره تقویت افزایش می یابد. در نهایت جریان خروجی فتومولتی پالیر را می توان به مدار تقویت کننده داد، تا در وسایل اندازه گیر توان، مقیاس ها یا صفحهِ نمایش استفاده شود. آن المپ هایی که نزدیک نقطهِ تولید کننده نور باشند بزرگ ترین پالس ها و آن ها که از آن دور هستند علائم کوچکی ایجاد می کنند در نتیجه هر تیوب متناسب با میزان نزدیکی به جرقه، پالس الکتریکی تولید میکند. در بعضی موارد پالس های خروجی آن قدر کوچک هستند که در پارازیت های الکتریکی معمولی المپ PM گم می شوند و بنابراین از نظر تصویری هیچ کاربردی ندارند.
مراحل تشخیص به وسیله اين دستگاه
۱-مصرف راديودارو: بعد از تزریق و تجمع ماده رادیو اکتیو در بافت هدف، رادیو ایزوتوپ شروع به پرتودهی می کند و خود بافت منبع تابش پرتو می شود و گاما با انرژی مناسب برای آشکارسازی ساطع می شود.
۲-نحوه تصويربرداری: در ابتدا به بیمار یک رادیوایزوتوپ تزریق می شود، پس از مدتی مادهِ رادیوایزوتوپ توسط عضو مورد نظر جذب و شروع به تابش اشعه گاما می کند. فوتون های تابش شده از عضو موردنظر به کلیماتور برخورد کرده و کلیماتور آن دسته از پرتوهای گامایی را که به موازات حفره هایش حرکت می کنند به طرف کریستال عبور میدهد، با برخورد پرتوها به کریستال،کریستال شروع به جرقه زدن می کند. در واقع این عمل کلیماتور موجب میشود که جرقه های نورانی در کریستال، تصویری از توزیع رادیوایزوتوپ در زیر آن را، ایجاد کنند. تعداد اشعه گامایی که به هر نقطه از کریستال میرسند مستقیما متناسب با مقدار رادیوایزوتوپ موجود در ناحیه پایین آن است. اشعه هایی که در جهتی غیر از کلیماتور حرکت میکنند و آنهایی که به سرب آن برخورد میکنند در ایجاد تصویر نقشی ندارند. همچنین اگر پرتویی بدون آنکه جذب کلیماتور و کریستال شود از میان آنها عبور کند تصویری تولید نمیکند. بنابراین دیده می شود که فقط درصد کمی از اشعهِ گامای نشر شده توسط اندام نشاندار، آشکار میشوند و ایجاد تصویر میکنند. با جذب اشعهِ گاما در یک نقطه از کریستال فوتون های نورانی تولید میشوند که شدت آنها مستقیما متناسب با انرژی اشعه گامای جذب شده است. موقعیت جرقه های نورانی توسط المپ های فتومولتی پالیر (pm) که در پشت کریستال قرار می گیرند، تعیین میشود. به این صورت که تیوب های PMT نور تولید شده در کریستال را به پالس های الکتریکی تبدیل میکند. یک لایه شفاف میان کریستال و المپ های PM قرار دارد تا بین آن ها ارتباط اپتیکی برقرار کند. مشخصهِ اپتیکی این لایه اثر خیلی مهمی در قدرت تفکیک و یکنواختی میدان این نوع آشکار سازها دارد.
انواع رزولوشن
- رزولوشن زمانی: قابلیت دوربین گاما در تفکیک زمانی دو واقعه سنتیالسیون را که در کریستال رخ میدهد رزولوشن زمانی آن می نامند. که در وسایل مختلف مقدار آن فرق می کند و بر حسب تعداد شمارش در ثانیه محاسبه شده است. این مساله در ارزیابی نحوهِ کار دوربین گاما در مطالعات عروق خونی با مواد رادیواکتیو با رادیواکتیویته بالا و سریع، پارامتر مهمی محسوب می شود.
- رزولوشن انرژی: پرتو گاما با هر انرژی دلخواه، ضمن آنکه پرتوهای با انرژی دیگر را حذف می کنند، به کار برده شوند. این کار توسط آنالیزور ارتفاع پالس و توابع آن انجام می شود، بدین ترتیب که با حذف پرتوهای زمینه و تصویربرداری به روش ایزوتوپ دو تایی به دنبال تزریق متوالی دو ماده رادیو اکتیو با انرژی های مختلف صورت می گیرد.
- رزولوشن خاص: در رزولوشن خاص سیستم دو فاکتور کلیماتور و ضخامت کریستال تاثیر دارند. اندازه قطر و طول حفره های کلیماتور در این میان تعیین کننده هستند به این صورت که افزایش در اندازه قطر حفره ها، منجر به افزایش حساسیت و کاهش رزولوشن میشود و برعکس افزایش طول حفره ها منجر به کاهش حساسیت و افزایش رزولوشن میشود. در مورد کریستال می توان گفت، یک کریستال ضخیم تر پرتو بیشتری را جذب خواهد کرد که باعث افزایش حساسیت و کاهش رزولوشن می شود و یک کریستال نازكتر باعث می شود حساسیت سیستم کاهش یافته و رزولوشن افزایش یابد. این رزولوشن با وسایل خاص اندازه گیری می شود که فانتوم های میله ای نامیده میشوند. اندازه گیری رزولوشن به این روش باید بدون کلیماتور انجام شود چرا که در غیر اینصورت تداخل زیادی بین فانتوم میله ای و کلیماتور صورت می گیرد.
مزايا و معايب
پزشکی هسته ای یا تصویر برداری رادیو نوکلویید یک نوع آزمون غیر تهاجمی بوده ومعمولا بی درد است که در تشخیص شرایط بیماری به پزشکان کمک می کند. روش های پزشکی هسته ای وقت گیر می باشند. جمع شدن مواد نشاندار شده در قسمت های مورد نظر بدن، ممکن است ساعت ها ویا روزها طول بکشد و تصویر برداری از آنها چندی به طول بیانجامد. گرچه اخیراً با تجهیزات جدید زمان انجام این روش ها تا حد زیادی کاهش یافته است. وضوح ساختار بدن توسط پزشکی هسته ای ممکن است به خوبی سایر متد های تصویر برداری مانند سی تی اسکن یا ام آر آی نباشد، گرچه اسکن های پزشکی هسته ای حساس تر از سایر روش های تصویر برداری در برخی از موارد بیماری هستند. اطلاعات عملکردی به دست آمده از آزمون های پزشکی هسته ای اغلب غیر قابل حصور به وسیله سایر تکنیک های تصویر برداری می باشند. آزمون های پزشکی هسته ای کم هزینه تر بوده و اطلاعات درست تری نسبت به جراحی واکاوانه به دست می دهد.
خطرات
- واکنش های حساسیتی به رادیوداروها ممکن است اتفاق بیافتد ولی خیلی نادر بوده و خفیف می باشند. با وجود این شما باید هرگونه سابقه آلرژی و یا سایر مشکلاتی که در طی آزمون های قبلی برای شما اتفاق افتاده است را به پرسنل پزشکی هسته ای اطلاع دهید.
- تزریق دارو نشاندار شده ممکن است مقدار کمی درد به همراه داشته باشد و یا باعث رنگ پریدگی شما شده ولی به زودی این علائم رفع می شود.
- زنان باید همیشه احتمال بارداری و یا شیردهی خود را به تکنولوژیست رادیولوژی و یا پزشک اطلاع دهند.
نویسنده: دکتر محمد مهربهشتی
