فيزياء الطب النووي
الأحد 09 / 01 / 2022
بقلم: د. حبيب إبراهيم
منذ عقود خلت تم اكتشاف مواد لها نشاط إشعاعي الأمر الذي يعني أن أنوية هذه العناصر ليست مستقرة ونشاطها الإشعاعي وإخراجها أشعة جاما وجسيمات ألفا الموجبة وجسيمات بيتا السالبة هو الطريق الذي يؤدي إلى استقرار أنويتها.
وجسيمات ألفا تتوقف عن الحركة بعد بضعة سنتمترات قليلة عند مرورها في الهواء وهي نواة ذرة الهيليوم، وجسيمات بيتا لها قوة اختراق أكبر حيث تخترق الهواء لعدة أمتار قليلة وتخترق الأنسجة لعدة ملليمترات وهي في حقيقتها إلكترونات معجلة أما أشعة جاما فلها قوة اختراق كبيرة وهي موجات كهرومغناطيسية لا ترى مثل الأشعة السينية لأن طاقتها عالية، أما طاقة جسيمات ألفا وجاما يحددها المصدر، وجسيمات بيتا تكون لها طاقات متعددة حدها طاقة المصدر.
لكل عنصر عدد محدد من البروتونات في نواته ومثال ذلك الكربون والنيتروجين، والأكسجين وعدد البروتينات فيها على الترتيب 6، 7، 8. وقد يختلف عدد النيترونات بنفس العنصر وبذلك تسمى نظائر، فإذا كانت نظائر لعنصر غير مشع تسمى نظائر مستقرة أما إذا كانت نظائر لعنصر مشع فهي تسمى نظائر غير مستقرة ومثال ذلك الكربون له نظائر مستقرة هما C12 وC13 كما أن له نظائر غير مستقرة "مشعة" مثلاً C11 وC13.
وقد ساعدت المواد المشعة على تطوير فهم النواة كما ساعدت على كيف يمكن أن تستخدم في العلاج وكيف يمكن تتبع أي خيط يساعد في ذلك. كما ساعد استخدام المواد المشعة في العلاج على تطوير المعجلات النووية وإمكانية الحصول على مواد مشعة صناعية بكميات كبيرة لاستخدامها في التشخيص والأبحاث والعلاج.
وأفضل العناصر المشعة في الاستخدامات الطبية تلك التي تنبعث منها أشعة جاما وذلك لما تمتاز به من قوة اختراق تمكن من متابعتها خارج الجسم إذا كان المصدر داخله. ويتم ذلك باستخدام كميات صغيرة جداً من المواد المشعة التي تؤدي الغرض المطلوب ولا تضر بوظائف الجسم.
والعناصر المشعة التي تنبعث منها الإشعاعات المستخدمة في العلاج النووي تخضع لقوانين ومعادلات تتحول فيها المادة المشعة إلى مادة مشعة أخرى في سلسلة طويلة تستغرق في بعضها سنوات طويلة والبعض الآخر دقائق حتى تصل إلى النظير المستقر لها، ويستخدم مصطلح نصف العمر الزمني لاضمحلال المواد المشعة كعامل مهم لاختيار المادة المشعة في الطب. من الأمثلة على العناصر المشعة المصنعة "تنتج في المفاعلات النووية" والتي تتميز باستخدامها في الطب باطراد مادة التكتنيوم "Tc 99m" والتي تعتبر مادة مشعة مستقرة تطلق أشعة جاما طاقتها "140keV"، وهذه الطاقة مناسبة تماماً للتطبيقات الطبية لغياب أشعة بيتا وبذلك تقل الجرعة الإشعاعية للمريض.
* أستاذ مساعد بقسم الفيزياء - كلية العلوم - جامعة البحرين
منذ عقود خلت تم اكتشاف مواد لها نشاط إشعاعي الأمر الذي يعني أن أنوية هذه العناصر ليست مستقرة ونشاطها الإشعاعي وإخراجها أشعة جاما وجسيمات ألفا الموجبة وجسيمات بيتا السالبة هو الطريق الذي يؤدي إلى استقرار أنويتها.
وجسيمات ألفا تتوقف عن الحركة بعد بضعة سنتمترات قليلة عند مرورها في الهواء وهي نواة ذرة الهيليوم، وجسيمات بيتا لها قوة اختراق أكبر حيث تخترق الهواء لعدة أمتار قليلة وتخترق الأنسجة لعدة ملليمترات وهي في حقيقتها إلكترونات معجلة أما أشعة جاما فلها قوة اختراق كبيرة وهي موجات كهرومغناطيسية لا ترى مثل الأشعة السينية لأن طاقتها عالية، أما طاقة جسيمات ألفا وجاما يحددها المصدر، وجسيمات بيتا تكون لها طاقات متعددة حدها طاقة المصدر.
لكل عنصر عدد محدد من البروتونات في نواته ومثال ذلك الكربون والنيتروجين، والأكسجين وعدد البروتينات فيها على الترتيب 6، 7، 8. وقد يختلف عدد النيترونات بنفس العنصر وبذلك تسمى نظائر، فإذا كانت نظائر لعنصر غير مشع تسمى نظائر مستقرة أما إذا كانت نظائر لعنصر مشع فهي تسمى نظائر غير مستقرة ومثال ذلك الكربون له نظائر مستقرة هما C12 وC13 كما أن له نظائر غير مستقرة "مشعة" مثلاً C11 وC13.
وقد ساعدت المواد المشعة على تطوير فهم النواة كما ساعدت على كيف يمكن أن تستخدم في العلاج وكيف يمكن تتبع أي خيط يساعد في ذلك. كما ساعد استخدام المواد المشعة في العلاج على تطوير المعجلات النووية وإمكانية الحصول على مواد مشعة صناعية بكميات كبيرة لاستخدامها في التشخيص والأبحاث والعلاج.
وأفضل العناصر المشعة في الاستخدامات الطبية تلك التي تنبعث منها أشعة جاما وذلك لما تمتاز به من قوة اختراق تمكن من متابعتها خارج الجسم إذا كان المصدر داخله. ويتم ذلك باستخدام كميات صغيرة جداً من المواد المشعة التي تؤدي الغرض المطلوب ولا تضر بوظائف الجسم.
والعناصر المشعة التي تنبعث منها الإشعاعات المستخدمة في العلاج النووي تخضع لقوانين ومعادلات تتحول فيها المادة المشعة إلى مادة مشعة أخرى في سلسلة طويلة تستغرق في بعضها سنوات طويلة والبعض الآخر دقائق حتى تصل إلى النظير المستقر لها، ويستخدم مصطلح نصف العمر الزمني لاضمحلال المواد المشعة كعامل مهم لاختيار المادة المشعة في الطب. من الأمثلة على العناصر المشعة المصنعة "تنتج في المفاعلات النووية" والتي تتميز باستخدامها في الطب باطراد مادة التكتنيوم "Tc 99m" والتي تعتبر مادة مشعة مستقرة تطلق أشعة جاما طاقتها "140keV"، وهذه الطاقة مناسبة تماماً للتطبيقات الطبية لغياب أشعة بيتا وبذلك تقل الجرعة الإشعاعية للمريض.
* أستاذ مساعد بقسم الفيزياء - كلية العلوم - جامعة البحرين