نقاشی فیزیولوژی به دست طب هسته ای

پزشکی هسته ای نسبت به دیگر روش های تصویربرداری تفاوت عمده ای دارد, از آن جهت که به طور اولیه, عملکرد فیزیولوژی سیستم های بدن را ارزیابی می کند

پزشکی هسته‌ای، شاخه‌ای از تصویربرداری است که از خصوصیات رادیواکتیو مواد برای تشخیص و درمان بیماری‌ها بهره می‌برد. به طور اختصاصی‌تر، پزشکی هسته‌ای، قسمتی از تصویربرداری ملکولی است، چرا که تصاویری را تولید می‌کند که از سطوح سلولی و زیر سلولی طی یک روند بیولوژیکی برگشت داده می‌شوند. در این رشته، از داروهای نشان‌دار شده با «رادیونوکلئید» یا «رادیو‌دارو» استفاده می‌شود.

آزمون‌های تشخیصی بر پایه ایجاد تصاویری است که با استفاده از «دوربین گاما» یا Position (PET) Emission Tomography که توسط «Anger» ابداع شد، گرفته می‌شوند. در مقوله درمان، رادیو نوکلئیدها برای درمان بیماری یا کمک به بیمار برای رهایی از درد، استفاده می‌شوند. به طور مثال «فسفر-۳۲» در درمان «پلی‌سایتمی‌ورا» کاربرد دارد. این درمان‌ها در نتیجه کشته شدن سلول‌ها به وسیله مواجهه با دوزهای بالای اشعه حاصل می‌شوند، هر چند در اقدامات تشخیصی، از دوزهای کمتری که بتوان نتایج قابل قبولی به دست آورد و همچنین خطر ابتلا به سرطان را کم کرد، استفاده می‌شود.

● یک تفاوت اساسی

پزشکی هسته‌ای نسبت به دیگر روش‌های تصویربرداری تفاوت عمده‌ای دارد، از آن جهت که به طور اولیه، عملکرد فیزیولوژی سیستم‌های بدن را ارزیابی می‌کند اما روش‌های دیگر مانند CT و MRI، بیشتر آناتومی را به تصویر می‌کشند. در بعضی مراکز، تصاویر پزشکی هسته‌ای با استفاده از بعضی نرم‌افزارها یا دوربین‌های دوکاره، روی تصاویری که از CT یا MRI به دست می‌آیند، سوارمی شوند تا مشخص شود که غلظت رادیوداروها در کدام قسمت بدن بیشتر است.

● رادیوداروها

رادیوداروهایی که وارد بدن می‌شوند، اغلب به طور شیمیایی به یک مجموعه دیگر باند می‌شوند. این مجموعه‌های ثانوی، هر کدام در بدن خصوصیات ویژه‌ای دارند که به عنوان «ردیاب» شناسایی می‌شوند. به طور مثال، «متلین دی فسفونات» ترجیحا به وسیله استخوان برداشته می‌شود اما وقتی Tc-۹۹m به آن متصل شود، ضمن اتصال به استخوان، از فعالیت رادیویی آن برای عکسبرداری استفاده می‌شود. هرگونه افزایش در عملکرد فیزیولوژیکی مانند شکستگی استخوان، به معنای بالا رفتن غلظت ردیاب در آن محل است و به صورت «نقاط داغ» (hot-spot) خود را نشان می‌دهند. بعضی بیماری‌ها نیز این مواد را جذب نمی‌کنند که به صورت «نقاط سرد» (cold-spot) نمایان می‌شوند.

● دوربین گاما

دوربین‌ گاما وسیله‌ای است که در سیستم تصویربرداری پزشکی هسته‌ای برای مشاهده و تحلیل شیوه توزیع اشعه گامای ساطع شده از مواد رادیونوکلئید پزشکی که به صورت خوراکی، تزریقی و یا استنشاقی وارد بدن انسان شده‌اند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دوربین از یک یا چند صفحه یا ردیاب کریستالی پهن در ترکیب یا یک ردیف از لوله‌های تشدید کننده نور (PMT) قرار گرفته و در قالب مجموعه‌ای به نام سر (head) درون یک gantry مستقر می‌شود. Gantry، به یک سیستم کامپیوتری که کنترل فعالیت دوربین و نیز تهیه و ذخیره‌سازی تصاویر را بر عهده دارد، متصل شده است. بهترین روش‌ تهیه تصاویر مرتبط با اشعه گامای ساطع شده، توسط فیزیکدانی به نام «Robert Hofstadter» در سال ۱۹۴۸ ابداع شد. کریستال‌ها در پاسخ به تابش اشعه گاما شروع به درخشش خواهند کرد. زمانی که یک فوتون گاما از بیماری که تحت تزریق یک رادیودارو قرار گرفته خارج می‌شود، موجب به حرکت درآمدن یک الکترون از اتم ید موجود در کریستال‌ می‌شود و زمانی که دوباره این الکترون به سطح پایین‌تری از انرژی برسد، یک جرقه نسبتا ضعیف نورانی ایجاد خواهد شد. پس از اینکه جرقه نور تولید شده به‌وسیله ردیاب‌ها دریافت شد و لوله‌های تشدید کننده نور نصب شده در پشت کریستال آنهارا دریافت کرد، تعداد دفعات تابش به وسیله یک کامپیوتر جمع‌بندی می‌شود. کامپیوتر، اطلاعات حاصله را در قالب تصاویری دو بعدی بازسازی کرده و به نمایش می‌گذارد. تصویر بازسازی شده حاصل، بازگو کننده میزان توزیع و تراکم نسبی مواد رادیوداروی متمرکز شده در ارگان‌ها و یا بافت‌های گوناگون بدن است.

به منظور کسب اطلاعات فضایی مناسب از تابش‌های گاما (به عنوان مثال، تصویر حاصل از رادیوداروی وریدی تالیم ۲۰۱ یا تکنسیوم m۹۹ که به وسیله سلول‌های عضلانی قلبی بیمار جذب شده) روشی برای ارتباط دادن میان فوتون‌های ردیابی نشده با نقطه منشاء آنها مورد نیاز است. روش معمول در این زمینه به کار بردن یک کالیماتور (Collimator) روی مجموعه کریستال/PMT است. کالیماتور از یک صفحه ضخیم سربی با ضخامت ۳-۱ اینچ تشکیل می‌شود که حاوی سوراخ‌های ریز فراوانی روی آن است. سوراخ‌های تعبیه شده با ایجاد محدودیت در مسیر فوتون‌های عبوری، آنها را با نمایی مخروطی شکلی که راس آن در مرکز هر سوراخ واقع است، خارج می‌کنند. در واقع برخلاف لنزهای به کار رفته در دوربین‌های معمولی، کالیماتور با کاهش بیش از ۹۹ درصد از فوتون‌های عبوری می‌تواند به میزان قابل توجهی روی حساسیت سیستم تاثیرگذار باشد.

بهترین دستگاه‌های امروزی دوربین گاما قادر به افتراق دو نقطه در حداقل فاصله ۸/۰ سانتی‌متری از یکدیگر بوده، در شرایطی که تنها cm ۵ از دوربین فاصله داشته باشند. باید توجه داشت که میزان Spatial resolution با افزایش فاصله از دوربین به شدت کاهش می‌یابد. دوربین‌های گامای حاوی چند سر در تصویربرداری PET کاربرد دارند که در آن مجموعه‌ای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری جهت ردیابی و افتراق میان حوادث هم‌زمان ثبت شده در دو سر ‌متفاوت دستگاه طراحی شده‌اند. در واقع به علت قیمت پایین‌تر دوربین‌های گاما و کاربرد ساده‌تر در مقایسه با دستگاه‌های PET، از آنها در مواردی که امکان دسترسی به دستگاه‌های PET وجود ندارد، می‌توان استفاده نمود.