خوش آمدید

درمان با پرتو گاما

در برخی موارد، از اشعه گاما برای درمان تومورهای سرطانی در بدن استفاده می‌شود. این روش، پرتو درمانی نام دارد و به کمک آن می‌توان DNA سلول تومور را تخریب کرد. البته اینکار نیاز به مراقبت‌های ویژه‌ای دارد چون به همین صورت می‌توان به DNA سلول‌های سالم نیز آسیب رساند. از راه‌های افزایش اشعه دریافتی از سلول‌های سرطانی، هدایت چندین پرتو گاما از یک منبع است تا از جهات مختلف بتوان منطقه مورد نظر را هدف قرار داد.

انفجار پرتو گاما

انفجار پرتو‌های گاما، نورانی‌ترین و پرانرژی‌ترین رویداد الکترومغناطیسی بعد از بیگ‌بنگ (مهبانگ) به شمار می‌آید. این واقعه در طول ده ثانیه می‌تواند بیش از انرژی خورشید در طول عمر 10 میلیارد ساله خود را تولید کند. اخترشناسی پرتو گاما فرصت‌های خوبی را برای کاوش پیرامون انرژی‌های سطح بالا در کیهان بدست می‌دهد که دانشمندان به کمک آن به پژوهش در زمینه فیزیک و آزمایش‌ نظریه‌های مختلف می‌پردازند.

اگر چشم ما می‌توانست اشعه گاما را ببیند،‌ آن‌گاه آسمان را به شکل دیگری می‌دیدیم. در اینصورت،‌ دید ما از آسمان شب به گونه‌ای بود که در آن، درخشش صور فلکی جای خود را به انفجارهای پرتو گاما می‌داد که از کسری از ثانیه تا چند دقیقه ادامه پیدا می‌کرد و همچون گلوله‌های آتش‌بازی‌، آسمان را از پرتو‌های گاما پر می‌کردند و به آرامی خاموش می‌شدند. تصویر زیر انفجار پرتو گاما را نشان می‌دهد که به هنگام تولد یک ستاره ایجاد شده است و 12/8 میلیارد سال نوری با ما فاصله دارد.

اشعه گاما به طور کلی بوسیله چهار واکنش مختلف هسته‌ای تولید می‌شود که عبارتند از: «هم‌جوشی» (Fusion)، «شکافت» (Fission)، «واپاشی آلفا» (alpha Decay) و «واپاشی گاما»‌ (Gamma Decay)

اشعه گاما همانند امواج رادیویی، فروسرخ، فرابنفش و اشعه ایکس، نوعی از امواج الکترومغناطیس به شمار می‌آید. در کنار شیمی درمانی، از اشعه گاما برای پرتودرمانی سرطان و مطالعه «انفجار پرتو گاما» (Gamma-ray Bursts) استفاده می‌شود.

کشف اشعه گاما

اشعه گاما برای اولین بار در سال ۱۹۰۰ توسط شیمیدان فرانسوی، «پاول ویلار» (Paul Villard) به هنگام بررسی پرتو‌های حاصل از عنصر رادیوم کشف شد. چند سال بعد،‌ ارنست رادرفورد، نام «اشعه گاما» (Gamma-ray) را برای آن پیشنهاد داد که به ترتیب، بعد از پرتوهای آلفا و بتا قرار می‌گرفت.

منابع پرتو ایکس و تاثیرات آن

پرتو ایکس را می‌توان با برخورد دادن پرتو‌های پرانرژی الکترون با اتم‌هایی همچون مس یا گالیوم ایجاد کرد. در حقیقت با این تابش، الکترون‌های قرار گرفته در زیرلایه‌های اوربیتالی درونی همچون 

، جابجا شده و در مواردی از مدار خود خارج می‌شوند. این پدیده را می‌توان در مقیاس ماکروسکوپی مشابه با اثر فوتوالکتریک تحلیل کرد. با خارج شدن الکترون از مدارش، الکترون قرارگرفته در زیرلایه اوربیتالی 

، به‌منظور پایدار کردن اتم، جای آن را می‌گیرد. این انتقال از لایه پرانرژی‌تر 

 به 

 منجر به تولید پرتو ایکس می‌شود.

با استفاده از روش فوق پرتویی ایجاد می‌شود که متمرکز نبوده و در تمامی جهات منتشر می‌شود. در حقیقت تولید قدرتمند و متمرکز از پرتو ایکس کاری آسان نیست. روش دیگری که در مقیاس صنعتی از آن استفاده می‌شود، شتاب دادن ذراتی باردار همچون الکترون در سنکروترون است. در این روش ذرات باردار در مسیری دایره‌ای و بسته با سرعت بالا به حرکت در می‌آیند. طبق قوانین فیزیک حرکت شتابدار ذرات باردار الکتریکی منجر به تولید نور (موج الکترومغناطیسی) می‌شود. نوع نور تولید شده وابسته به میدان الکتریکی و مغناطیسی است که به‌منظور شتاب دادن ذرات از آن استفاده می‌شود.

زمانی که در سنکروترون، سرعت ذرات به کسری از سرعت نور برسد، پرتوهایی قدرتمند با فرکانس بالا تولید می‌شوند که همان پرتوهای متمرکز ایکس هستند. تابش ناشی از سنکروترون برای اولین بار در سال ۱۹۴۷ مشاهده شد

اشعه ایکس نوعی تابش الکترومغناطیسی است که بیشتر به دلیل قابلیت نفوذ آن در پوست و عکس‌برداری از استخوان‌ها، شناخته شده است. پیشرفت‌های تکنولوژی منجر به ایجاد پرتوهای ایکس همگراتری شده است؛ از این رو با استفاده از تکنولوژی امروزه در تولید پرتو ایکس می‌توان ساختار سلول‌ها و دیگر اجزاء جزئی‌تر بیولوژیکی را نیز تعیین کرد. از این پرتوها در ساخت مکانیزم‌هایی استفاده می‌شود که می‌توان با استفاده از آن‌ها سلول‌های سرطانی را از بین برد.

در حالتی کلی اشعه ایکس را به دو دسته اشعه ایکس سخت و نرم تقسیم‌بندی می‌کنند. پرتو‌های ایکس نرم دارای طول موج‌هایی در حدود ۱۰ نانومتر هستند. با توجه به این مقدار از طول موج، می‌توان گفت که این امواج از نظر دسته‌بندی بین امواج فرابنفش و گاما قرار می‌گیرند. پرتو‌های ایکس سخت طول موج‌های کوتاه‌تری دارند. طول موج این نوع از پرتو‌ها حدود ۱۰۰ پیکومتر است که می‌توان آن را در حدود امواج گاما در نظر گرفت.

تنها تفاوت بین پرتو‌های سخت و نرم منبع تولید آن‌ها است. به‌طور دقیق‌تر می‌توان گفت که پرتو‌های نرم با استفاده از شتاب دادن الکترون‌ها و پرتو‌های سخت یا امواج گاما در نتیجه واکنش‌های هسته‌ای تولید می‌شوند.

همانطور که میدانیم در روش های تصویر برداری با اشعه ایکس مانند رادیوگرافی ساده و یا سی تی اسکن بدن تحت تابش مقدار معینی از اشعه یونیزه کننده قرار میگیرد که اگر از حد مشخصی بیشتر باشد میتواند موجب اشکالاتی در کارکرد سلول ها شود. ولی در ام آر آی از اشعه ایکس استفاده ای نمیشود و بنابراین نسبت به رادیوگرافی و سی تی اسکن بسیار کم ضررتر است.

پرتوشناسی یا رادیولوژی (به انگلیسی: Radiology) و گاهی تصویربرداری تشخیصی^[۱] نام یک رشته از تخصص‌های پزشکی است که از پرتو ایکس و دیگر اقسام امواج و پرتوها برای تشخیص و درمان بیماری و حالات غیرطبیعی کمک می‌گیرد.^[۲] در تمام اینها، هدف تشخیص بیماری یا حالات غیرطبیعی بدن به کمک روش‌های پیشرفته تصویری است. رادیولوژی از کلمه لاتین Radius به معنای پرتو مشتق شده‌است. رادیولوژی دربرگیرنده رشته‌های بسیاری است که بر مبنای کاربرد پرتوهای یون ساز برای تشخیص بیماری‌ها یا درمان آن‌ها می‌باشد.^[۳]

این رشته به صورت یک تخصص (دوره چهار ساله رزیدنتی) بعد از اتمام دوره پزشکی ارائه می‌گردد. ضمنا رشته رادیولوژی (پرتوشناسی تشخیصی)در مقطع کارشناسی نیز بصورت یک دوره چهارساله در دانشکده های پیراپزشکی ارائه می شود.

ورودی انرژی هسته ای به عرصه های مختلف بشری, یکی از شگفتیهای این انرژی می باشد. ورود انرژی به عرصه پزشکی تحول عظیمی در این حرفه ایجاد کرد. کاربرد انرژی هسته ای در پزشکی به دو بخش تقسیم می شود: تشخیص و درمان. پزشکی هسته ای یکی از شاخه های علم پزشکی است که در آن از مواد رادیواکتیو برای تشخیص و درمان بیماری ها استفاده می شود. سرزمینی تشخیص بیماریها از رادیو داروهای (داروهای متشکل از مواد رادیواکتیو) مختلف در تصویر برداری جهت تشخیص و بررسی تومورهای سرطانی، بررسی بیماری های کبد و کیسه صفرا، بررسی عفونت و التهاب مفصلی استفاده می شود. همچنین مواد در تشخیص گرفتگی عروق خونی، تشخیص نارسایی های قلب، کلیه و سایر ارگان های بدن کاربرد دارد. در حوزه درمان بیماری ها ، رادیوداروهای مختلفی ساخته شده اند که برای از بین بردن کیست ها و تومورهای سرطانی استفاده می شوند. همچنین در برخی از بیماری های مغزی می توان بدون نیاز به باز کردن جمجمه از اشعه برای جراحی استفاده کرد. این مقاله راجع به پزشکی هسته ای صحبت می کند و زوایای مختلف آن را نمایان می سازد.

فیزیک هسته‌ای (به انگلیسی: Nuclear physics) بخشی از علم فیزیک است که به بررسی خواص و ویژگی‌های هسته‌ها (هستهٔ اتم‌ها) می‌پردازد. از جمله این خواص می‌توان به خواص استاتیکی هسته‌ها مانند گشتاورهای مغناطیسی و الکتریکی، انرژی‌های بستگی و همچنین خواص دینامیکی هسته‌ها مانند مدهای واپاشی و خواص رادیو اکتیویتهٔ هسته‌ها اشاره نمود.

این شاخه از علم، پایه بسیاری از علوم جدید از جمله فیزیک ذرات بنیادی و مهندسی هسته‌ای می‌باشد. به‌طور کلی این شاخه از دانش دارای ۳۰۰ زمینه علمی- تحقیقاتی و حدود ۱۵۰ زمینه تولید فناوری‌های کاربردی می‌باشد.

بایستی بین [فیزیک اتمی] و [فیزیک هسته ای]تفاوت قائل شد. فیزیک اتمی به بررسی ساختار اتم می‌پردازد و بیشتر اوقات می‌کوشد تا به آرایش الکترون‌ها پی ببرد و راهبردهای استفاده از الکترون به هر منظور را کشف و استفاده کند؛ ولیکن فیزیک هسته ای بر روی هسته اتم متمرکز است و سعی بر این دارد که از هسته که حاوی نوکلئون‌ها (پروتون‌ها و نوترون‌ها) و کوارک‌ها (ذرات کوچکتر درون پروتون‌ها و نوترون‌ها) است انرژی بدست آورد. البته کارهای دیگری نیز مانند تعیین نیمه عمر و… هستند که مخصوص فیزیکدانان هسته ای است. با این همه، اکثریت فیزیک اتمی و هسته ای را یکی می‌شمارند.