تحقیق پزشکی - مکانیکی

مقدمه :

فصل (1)

تکینک برش نگاری با نشر پوزیترون از روش های نوین عکسبرداری پزشکی‌        می باشد که امروزه به طور گسترده ای درجهان استفاده می شود و در حالی توسعه و پیشرفت می باشد . مزیت این روش ، تصویر برداری از عملکرد سوخت و ساز بدن می باشد ، که باعث تشخیص زود هنگام بیماری های خطرناکی تطیر تومورهای سرطانی ،بیماری های قلبی و بیماری های مغز و اعصاب نظیر صرع ، پارکینسون و ..... میشود و این امکان را دهد که پزشک قبل از ایجاد ناهنجاری های ناشی از بیماری به درمان آن بپردازد . این مزیت  PET ، آن را از دیگر روش های عکسبرداری متمایز کرده است . با توجه به قابلیت های تشخیص بسیار بالای پت ، که در این تز به برخی از آن ها اشاره خواهیم کرد ، استفاده از این تکنیک به دلیل پر هزینه بودن آن هنوز در جهان همه گیر نشده است . عمده هزینه پت در تولید  رادیوایزو توپ های مورد استفاده در آن توسط سیکلوترونی برای تولید رادیو ایزوتوپ در محل داشته باشد که این هزینه سنگینی را به چنین مراکزی تحمیل می کند .حال آنکه در کشورما ایران نیز علی رغم وجود سیکلوترون چنین مرکزی وجود ندارد . بنابراین ، وجود یک مرکز پت در کشور جهت ارائه خدمات پیشرفته پزشکی و کمک به ارتقاء سطح درمان در کشور و جلوگیری از اعزام بیماران به خارج از کشور باید مورد توجه قرار گیرد . مقرون به صرفه بودن تجویز تصویر برداری پت برای گروهی از بیماران به گونه ای است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته سازمان بیمه برای کاهش هزینه های درمانی ، هزینه اسکن پت را که بین 1800 تا 2000 دلار می باشد تقبل کرده اند .

یکی از راه های کاهش هزینه پت استفاده از دستگاه پلاسمای کانونی به جای سیکلوترون برای تولید رادیوایزوتوپ های مورد استفاده در پت می باشد . این دستگاه با محصور سازی پلاسما به روش مغناطیسی در یک فضای محدود و ایجاد پنیچ پلاسما به عنوان منبع غنی از تابش های مختلف نظیر پرتوهای یونی ، اشعه ایکس ، نوترون ، ..... می باشد . در نتیجه با استفاده از پرتوهای یونی تولید شده توسطه ماشین پلاسمای کانونی و تابیدن آن به هدف های مورد نظر می توان رادیوایزو توپ های مختلف را طی واکنش های گداخت انجام شده در ماشین تولید کرد . ساختار ساده این دستگاه و از ارزان بودن آن ، این امکان را می دهد که با استفاده آن در پت هزینه ها تا    کاهش یابد .

در این تز ابتدا به معرفی تکنیک پت پرداخته ایم . سپس ساختار کلی ماشین پلاسمای کانونی و تابش های آن را مورد بررسی قرار داده ایم در نهایت به طراحی مفهومی سیستم  اوله پرتو و اجزاء سیستم اوله پرتو پرداخته ایم و در نهایت با محاسبات عددی انجام شده و مقایسه آن با نتایج تجربی بدست آمده و با نتایج بدست آمده در که به این نتیجه می رسیم که این دستگاه برای تولید رادیوایزوتوپ های پت مناسب می باشد . و جایگزینی خوبی برای سیکلوترون است امید است ارائه این تز گامی موثر در پیشرفت تکینک پت در کشور باشد .

فصل 4

مقدمه :

حدود 30 سال است که از ساخت دستگاه پلاسمایی کانونی می گذرد . این دستگاه توانایی تولید پلاسمای کانونی شده و شتاب دارا دارد ماشین سنج انواع تابش های یونیزه ، بخارات پلاسمای سریع الکترون سریع ،پرتو های ایکس سخت و نرم ،یون های سریع تا و نوترون ها است . این تابش ها در جریان تخلیه بالا در یک مخزن پر شده از گازهای مختلف در فشار چند تولید می شود . در حال حاضر بسیاری از لابراتورهای وی پدیده برای تولید پالسهای کوتاه اشعه ایکس نوترون ها و یون های سریع وابسته به مد عملکرد مطالعه و تحقیق می کنند

 پلاسمای کانونی از سه بخش عمده تشکیل شده است .

سیستم ذخیره انرژی س

سوئیچ جریان و ولتاژ بالا

 محفظه تخلیه

بر طبق انرژی بانک خازن دستگاه پلاسمای کانونی را می توان به سه دسته اصلی طبقه بندی کرد .

پلاسمای کانونی کوچک ، با انرژی بانک خازن 10-1

پلاسمای کانونی متوسط ، با انرژی بانک خازن 100- 1

پلاسمای کانونی بزرگ ، با انرژی بانک خازن بالاتر از 100

مقایسه دقیق بین این سه نوع ماشین پلاسمای کانونی بیانگر این نکته است که صرفنظر از سایز ، همه آنها پلاسمای با دما و دانسیته مشابه را تولید می کنند

دو کاربرد مهم ماشین پلاسمای کانونی عبارت است از :

منبع پرتوهای رادیو اکتیو هسته ای ثانویه

تولید کننده رادیو ایزوتوپ های برای کاربرد زیست پزشکی و استفاده در تصویر برداری پت .

که در این تز کار بر دوم  این ماشین مد نظر ما می باشد .

در این فصل به طراحی مفهومی ماشین پلاسمای کانونی نوع مدر به عنوان سیستم مولد پرتو جهت تولید رادیوازو توپ های مورد استفاده در پت می پردازیم .

1-4 – نحوه ایجاد واکنش گداخت در ماشین پلاسمای کانونی :

شناخته ترین واکنش هسته ای در طبیعت واکنش گداخت است که منشأ انرژی تابش خورشید نیز به شمار می رود . شرط لازم در انجام واکنش گداخت این است که انرژی جنبشی ذره فرود  به هدف بالاتر از سه پتانیسل کولنی آن باشد . که برای این منظور هسته ها باید گرم شدند و به تبع آن گاز باید به حالت پلاسمای در آید هر چه دمای پلاسما افزایش یابد تعداد واکنش های گداخت نیز افزایش می یابد و این گرم کردن باید تا اندازه ای ادامه یابد که به تعداد قابل قبولی از واکنش های گداخت برسیم. و برای ادامه واکنش های گداخت باید دما و چگالی پلاسما را قبول از برای مدت زمان معین ثابت نگه داشت . معمولا، دمای پلاسما باید Kev  10-3 باشد .

بنابراین برای ایجاد واکنش های گداخت مورد نظر باید ابتدا پلاسمای چگال و گرم را ایجاد کرد و سپس چگالی و دمای آن را برای مدت زمان معین ثابت نگه داشت که برای این کار باید پلاسما را در فضای محدودی محصور کرد .

محصور سازی پلاسما از دو طریق انجام می گردید .

محصور سازی مغناطیسی

محصور سازی به روش لختی

در ماشین پلاسمای کانونی محصور سازی به روش مغناطیسی انجام می گیرد و با اعمال میدان مغناطیسی به ذرات باردار و ایجاد فضای که ذرات باردار آن به دام بیفتند این امر تحقق می گردد . و در نهایت پنیچ پلاسمای تولید می شود . حال بنا به واکنش های گداخت مورد نظر می توان نوع گاز درون محفظه پلاسمای کانونی را انتخاب کرد .

2-4- تولید پرتو یونی

پلاسمای کانونی نوع مدر از دو الکترود استوانه ای هم محور تشکیل شده است که از یک سر توسط عایق الکتریکی بسته شده است و سر دیگر آن باز است .

(   ایتالیایی ها )  مجموعه الکترودها دریک محفظه خلأ قرار می گیرند که توسط یک گاز با عدد اتمی کوچک ( معمولاً دویزیم می باشد ) با فشاری در بازه معمول 2 تا 10 پر شده است . الکترود ها توسط سوئیچ سریع به یک خازن متصل هستند . برای تولید پالس انرژی که داخل بانک خازن ذخیره شده است توسط سوئیچ سریع در مدت زمانی حدود میکرو ثانیه در سراسر  الکترودها منتشر می شود یک ولتاژ نوعی حدود ده ها کیلو ولت که بین الکترودها اعمال شده است . یک تخلیه جریان الکتریکی را تولید می کند که به تبع آن یک لایه پلاسمایی تحت اثر نیروی در راستای مجموعه الکترود به صورت محصوری رشد می یابد تا اینکه در انتهای باز سیستم جایی که عمل پینچ رخ می دهد فرو یا شیده می شود پینچ دارای زمانی بقای ده ها نانوثانیه است .زمانی که تشکیل پینچ پلاسما با رسیدن جریان الکتریک به بشینه مقدار خود که در نتیجه کاهش رسانای پلاسما به جهت محدود بودن بسیار قوی آن است هم زمان باشد بهترین بهره را خواهیم داشت . ( شکل 1- ایتالیایی ها برای pf ) از نقطه نظر بسیاری از نویسندگان ،تعدادی نواحی پلاسمای کوچک متمرکز شده اختصاص وجود دارد که معمولاً در داخل حجم پینچ شکل می گیرند که با اسامی نظیر یا « حوزه پلاسمایی با واکنش پذیری بالا » شناخته می شوند این نواح نوعاً با دانستیه بسیار بالا ( بالاتر از تراز میانگین موجود در ناحیه پینچ ) دمای نسبتاً بالا ابعاد کوچک 300-20 و میدان مغناطیسی به اندازه کافی قوی برای گیر اندازی یون های با انرژی 5 توصیف می شوند .

زمان پایداری این نواحی حدود 5-0.5 است . اگر واکنش دهنده ها در این نواحی گیر اندازی شود شرایط دانستیه و دمای داخل این نواحی سرعت واکنش بسیار بالایی را تولید می کند . که در نهایت مقادیر زیادی از تابش ها از جمله پرتوهای یونی را خواهیم داشت .