در بیمارستان‌ها یا تلویزیون، احتمالاً بیمارانی را دیده‌اید که تحت پرتودرمانی برای سرطان قرار می‌گیرند و پزشکانی که برای تشخیص بیماری‌ها، پت‌اسکن (PET scans) را تجویز می‌کنند. این‌ها بخشی از تخصص پزشکی به نام پزشکی هسته‌ای (nuclear medicine) هستند. پزشکی هسته‌ای از مواد رادیواکتیو برای تصویربرداری از بدن و درمان بیماری‌ها استفاده می‌کند. این روش به بررسی فیزیولوژی (عملکرد) و آناتومی بدن برای تشخیص و درمان می‌پردازد.
در این مقاله، برخی از تکنیک‌ها و اصطلاحات مورد استفاده در پزشکی هسته‌ای را توضیح خواهیم داد. شما یاد خواهید گرفت که چگونه تشعشع یا تابش (radiation) به پزشکان کمک می‌کند تا به عمق بیشتری درون بدن انسان نگاه کنند.
تصویربرداری در پزشکی هسته‌ای
یکی از مشکلات بدن انسان این است که مات است و نگاه کردن به داخل آن معمولاً (با استفاده روش جراحی) دردناک است. در گذشته، جراحی اکتشافی یکی از روش‌های رایج برای نگاه کردن به داخل بدن بود، اما امروزه پزشکان می‌توانند از طیف وسیعی از تکنیک‌های غیرتهاجمی (non-invasive techniques) استفاده کنند. برخی از این تکنیک‌ها شامل اشعه ایکس، اسکن MRI، سی تی اسکن، سونوگرافی و غیره است. هر یک از این تکنیک‌ها مزایا و معایبی دارد که آن‌ها را برای شرایط و قسمت‌های مختلف بدن مفید می‌کند.
تکنیک‌های تصویربرداری پزشکی هسته‌ای (Nuclear medicine imaging techniques) به پزشکان گزینه دیگری برای نگاه کردن به داخل بدن انسان می‌دهد. این تکنیک‌ها استفاده از رایانه‌ها، آشکارسازها و مواد رادیواکتیو را با هم ترکیب می‌کنند. این تکنیک‌ها عبارتند از:
- توموگرافی تابش پوزیترون (PET)
- توموگرافی کامپیوتری تابش تک فوتونی (SPECT)
- تصویربرداری قلبی-عروقی
- اسکن استخوان
همه این تکنیک‌ها از خواص مختلف عناصر رادیواکتیو برای ایجاد تصویر استفاده می‌کنند.
تصویربرداری پزشکی هسته‌ای برای تشخیص موارد زیر مفید است:
- تومورها
- آنوریسم یا رگ‌برآمدگی (نقاط ضعیف در دیواره‌های رگ‌های خونی)
- جریان خون نامنظم یا ناکافی به بافت‌های مختلف
- اختلالات سلول‌های خونی و عملکرد ناکافی اندام‌ها مانند کم‌کاری تیروئید و نقص عملکرد ریوی.
استفاده از هر کدام از این آزمایش‌های خاص یا ترکیبی از آزمایش‌ها، به علائم بیمار و بیماری مورد تشخیص بستگی دارد.
توموگرافی تابش پوزیترون یا پت (Positron Emission Tomography/PET)
PET با تشخیص تابش ساطع‌شده از مواد رادیواکتیو، تصاویری از بدن تولید می‌کند. این مواد به بدن تزریق می‌شوند و معمولاً با یک اتم رادیواکتیو مانند کربن-۱۱، فلوئور-۱۸، اکسیژن-۱۵ یا نیتروژن-۱۳ که دارای زمان فروپاشی کوتاهی هستند، برچسب‌گذاری می‌شوند. این اتم‌های رادیواکتیو، با بمباران مواد شیمیایی معمولی با نوترون‌ها برای ایجاد ایزوتوپ‌های رادیواکتیو با عمر کوتاه تشکیل می‌شوند. اسکن PET پرتوهای گامایی را که در محل برخورد پوزیترون ساطع‌شده از ماده رادیواکتیو با یک الکترون در بافت ساطع می‌شود، نمایان می‌سازد (شکل ۱).
در اسکن PET، به بیمار یک ماده رادیواکتیو تزریق می‌شود و روی یک میز تخت قرار می‌گیرد که به صورت تدریجی به درون یک محفظه به شکل “دونات” حرکت می‌کند. این محفظه حاوی آرایه آشکارساز پرتو گاما دایره‌ای شکل است (شکل ۲) که از کریستال‌های درخشان ساخته شده‌اند و هر کدام به یک لوله تقویت‌کننده نور متصل هستند.
کریستال‌ها، پرتوهای گاما ساطع‌شده از بیمار را به فوتون‌های نور تبدیل می‌کنند و لوله‌های تقویت‌کننده نور، فوتون‌ها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل و تقویت می‌کنند. سپس این سیگنال‌های الکتریکی توسط کامپیوتر پردازش می‌شوند تا تصاویر را تولید کنند. سپس میز حرکت می‌کند و این فرآیند تکرار می‌شود و در نتیجه مجموعه‌ای از تصاویر قطاع یا برش نازک از بدن در ناحیه مورد نظر (مانند مغز، سینه، کبد) ایجاد می‌شود. این تصاویر برش نازک می‌توانند به یک نمایش سه‌بعدی از بدن بیمار تبدیل شوند.
اسکن PET بسته به نوع مولکولی که به صورت رادیواکتیو برچسب‌گذاری شده است، تصاویر جریان خون یا سایر عملکردهای بیوشیمیایی را ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، این اسکن می‌تواند تصاویر متابولیسم گلوکز در مغز یا تغییرات سریع فعالیت در مناطق مختلف بدن را نشان دهد. با این حال، مراکز PET کمی در کشور وجود دارد زیرا باید در نزدیکی یک دستگاه شتاب‌دهنده ذرات قرار گیرند که ایزوتوپ‌های رادیواکتیو کوتاه‌‌عمر مورد استفاده در این تکنیک را تولید می‌کند.
تکنیک SPECT، تصویر برداری قلبی-عروقی و اسکن استخوان
SPECT یا به طور کامل Single photon emission computed tomography تکنیکی مشابه PET است. اما مواد رادیواکتیو مورد استفاده درSPECT (یعنی زنون-133، تکنسیوم-99 و ید-123)، زمان فروپاشی طولانی‌تری نسبت به مواد مورد استفاده در PET دارند و به جای دو پرتو گاما، یک پرتو گاما ساطع می‌کنند. SPECT می‌تواند اطلاعاتی در مورد جریان خون و توزیع مواد رادیواکتیو در بدن ارائه دهد. تصاویر آن حساسیت کمتری دارند و جزئیات کمتری نسبت به تصاویر PET دارند، اما تکنیک SPECT ارزان‌تر از PET است. همچنین، مراکز SPECT در دسترس‌تر از مراکز PET هستند زیرا نیازی به قرار گرفتن در نزدیکی شتاب‌دهنده ذرات ندارند.
تکنیک‌های تصویربرداری قلبی عروقی (Cardiovascular imaging) از مواد رادیواکتیو برای ترسیم جریان خون از میان قلب و رگ‌های خونی استفاده می‌کنند. یک نمونه از تکنیک تصویربرداری قلبی عروقی، تست استرس تالیوم (stress thallium test) است که در آن به بیمار یک ترکیب تالیوم رادیواکتیو تزریق می‌شود، روی تردمیل ورزش می‌کند و با دوربین پرتو گاما از او تصویربرداری می‌شود. پس از یک دوره استراحت، این تست، بدون ورزش نیز تکرار می‌شود. تصاویر قبل و بعد از ورزش، برای نشان دادن تغییرات جریان خون به قلب در حال کار مقایسه می‌شوند. این تکنیک‌ها در تشخیص شریان‌ها یا شریانچه‌های مسدود شده در قلب و سایر بافت‌ها مفید هستند.
اسکن استخوان (bone scanning) تابش را از یک ماده رادیواکتیو (متیل‌دی‌فسفات تکنسیوم-pp) که هنگام تزریق به بدن، در بافت استخوان جمع می‌شود، آشکار می‌کند چرا که بافت استخوان در تجمع ترکیبات فسفر خوب عمل می‌کند. این ماده در مناطقی با فعالیت متابولیکی بالا تجمع می‌یابد و بنابراین از تصویر تولید شده نقاط روشن، فعالیت بالا و نقاط تاریک، فعالیت پایین را نشان می‌دهد. اسکن استخوان برای تشخیص تومورهایی مفید است که معمولاً فعالیت متابولیک بالایی دارند.
درمان در پزشکی هسته‌ای
در آزمایش‌های تصویربرداری پزشکی هسته‌ای، مواد رادیواکتیو تزریق‌شده، به بدن آسیب نمی‌رساند. رادیوایزوتوپ‌های مورد استفاده در پزشکی هسته‌ای، به سرعت، در عرض چند دقیقه تا چند ساعت، تجزیه می‌شوند، سطح تابش کمتری نسبت به اشعه ایکس یا سی‌تی اسکن معمولی دارند و از طریق ادرار یا مدفوع دفع می‌شوند.
اما برخی از سلول‌ها تحت تأثیر شدید تابش یونی یعنی آلفا، بتا، گاما و اشعه ایکس قرار می‌گیرند. سلول‌ها با سرعت‌های مختلف تکثیر می‌شوند و سلول‌هایی که سریع‌تر تکثیر می‌شوند به دلیل دو ویژگی بیشتر از سلول‌های استاندارد تحت تأثیر قرار می‌گیرند:
- سلول‌ها دارای مکانیزمی هستند که قادر به ترمیم DNA آسیب دیده هستند.
- اگر سلولی متوجه شود که DNA آن در حین تقسیم آسیب دیده است، خود به خود تخریب می‌شود.
سلول‌هایی که سریع‌تر تکثیر می‌شوند، زمان کمتری برای مکانیزم ترمیم برای تشخیص و رفع خطاهای DNA قبل از تقسیم دارند، بنابراین احتمال خود تخریبی آن‌ها هنگام آلوده شدن با تابش هسته‌ای بیشتر است.
از آنجایی که بسیاری از اشکال سرطان، با این نوع سلول‌ها مشخص می‌شوند، گاهی اوقات می‌توان آن‌ها را با پرتودرمانی درمان کرد. معمولاً لوله‌ها یا ویال‌های رادیواکتیو در نزدیکی یا اطراف تومور قرار می‌گیرند (ویال‌ها به ظروف شیشه‌ای کوچک گفته می‌شود که برای نگهداری داروها به صورت مایع یا پودر استفاده می‌شود-م). برای تومورهای عمیق یا تومورهای غیرقابل جراحی، تابش اشعه ایکس با شدت بالا روی تومور متمرکز می‌شود.
مشکل این نوع درمان این است که سلول‌های نرمالی که به سرعت تکثیر می‌شوند نیز می‌توانند همراه با سلول‌های غیرطبیعی تحت تأثیر قرار گیرند. سلول‌های مو، سلول‌های پوشاننده معده و روده، سلول‌های پوست و سلول‌های خون، همگی به سرعت تکثیر می‌شوند، بنابراین تحت تأثیر شدیدی نسبت به این تابش قرار می‌گیرند. این امر دلیل اینکه چرا افرادی که تحت درمان سرطان هستند اغلب دچار ریزش مو و حالت تهوع می‌شوند را توضیح می‌دهد.
مواد یاد شده، همچنین، برای ایجاد ردیاب‌های رادیواکتیو که می‌توانند به جریان خون تزریق شوند، استفاده می‌شوند. یک نوع از این ردیاب‌ها در خون جریان پیدا می‌کند و به ما اجازه می‌دهد تا ساختار رگ‌های خونی را ببینیم. این شکل از مشاهده، به تشخیص لخته‌ها و سایر ناهنجاری‌های رگ‌های خونی کمک می‌کند. همچنین، برخی از اندام‌های بدن، انواع خاصی از مواد شیمیایی را جذب می‌کنند؛ مثلاً غده تیروئید ید را جذب می‌کند، بنابراین با تزریق ید رادیواکتیو به جریان خون، برخی از تومورهای تیروئید قابل تشخیص هستند. به طور مشابه، تومورهای سرطانی، فسفات‌ها را جذب می‌کنند. با تزریق ایزوتوپ فسفر-۳۲ رادیواکتیو به جریان خون، تومورها را می‌توان با افزایش رادیواکتیویته آن‌ها تشخیص داد.
منبع: howstuffworks.com
مترجم: مهرداد الهی
