دانلود تحقیق پزشکی - مکانیکی

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 .

1- پلاسمای کانونی کوچک ، با انرژی بانک خازن 10-1
2- پلاسمای کانونی متوسط ، با انرژی بانک خازن 100- 1
3- 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 .

( همانند شکل 1- 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 .

در داخل پلاسمای پینچ شده ، پر همکنش های گداخت دوتریم – دوتریم یا دو تریم – تیرتییم همراه گسیل نوترون ها ویون های پیوسته رخ می دهند با یک تقریب بسیار خوب ماشین را می توان به عنوان چشمه نقطه ای ایزو توپی و آنی نوترون های تک انرژی که با انرژی 2.45 در واکنش دو تریم – دو تریم و 14.

در واکنش دو تریم – تریتیم نیز داشت .

بهره نهای نوترون در هر تخلیه را می توان توسط فرمول های تجربی زیر محاسبه کرد : که عددی بین تا است و انرژی ذخیره شده در بانک خازن است و فاکتور 100در فرمول دوم به دلیل سطح مقطع بزرگتر واکنش دو تریم – تریتیم نسبت به دو تریم – دو تریم است .

( که حدوداً 100 برابر بزرگتر است .)پس از تولید پرتوهای یونی توسط ماشین پلاسمای کانونی باید هدف مناسبی در مقابل پرتو ها باشد تا بتوان رادیو ایزوتوپ مورد نظر را تولید کرد .

3-4 هدف در ماشین پلاسمای کانون : ماشین های پی اف قابلیت تولید رادیو هسته را در 1- هدف های خارجی که معمولاً جابد هستند و 2- در داخل پلاسما ( هدف پلاسمایی )، دارند به روش تولید در داخل پلاسما می گویند .

در این روش اگر محفظه پلاسما را از یک نوع گاز مثلاً دوتریم پر کنند هیچگونه رادیو هسته ای تولید نمی شود .

بنابراین باید محفظه پلاسمایی کانونی را با مخلوط گازی تشکیل از حداقل دو نوع گاز متفاوت با ایزو توپ های با پایین نظیر ایزو توپ هایی بابالا پر کرد .نوع دوم تولید را دیو هسته ها را می نامند که خود دوباره به دو دسته تقسیم بندی می شود .

اگر هدف در داخل باشد ، و در غیر اینصورت می نامند .

که در مدل باید هدف را پس از اتمام تابش در بازه های منظمی از محفظه خلأ بیرون کشید که این خود یک پروسه مشکلی است مزیت اصلی روش نسبت به طور عمده سرعت واکنش بالا در داخل است بنابراین بهره تولید رادیو هسته در پلاسما از تولید رادیو هسته خارج از پلاسما درهدف جامعه حدود یک اردو بیشتر است مثلاً برای تولید در پلاسما 45 مرتبه از تولید آن در هدف اکسیژنی جامد خارج از پلاسما است مورد قابل توجه دیگر این است که می توان به طور هم زمان دو ایزوتوپ مختلف یکی در درون پلاسما و دیگر را در هدف خارجی تولید کرد .

در شکل زیر شمای کلی یکی از ماشین های طراحی شده و منظور آورده شده است .دیواره محفظه این ماشین توسط te پوشانده شده است .تحقیقات و آزمایشات انجام شده روی پلاسمای کانونی به عنوان تولید کننده رادیو ایزوتوپ بیانگر نکات زی می باشد .

در هر تخلیه الکتریکی پلاسمای کانونی ، که محفظه آن توسط مخلوط گاز دوتریم به عنوان مولفه و یک مولفه مثل تنها یک مشاهده می شود همانطور که از واکنش های انتظار می رود .حال آنکه برای دوتریم خالص هیچ الکتریسیته ای مشاهده نمی شود .

هر گاه محفظه پلاسمای کانونی توسط ترکیبی از گازهای با نسبت معین پر شود طوریکه دانستیه نهایی آنها ثابت باقی بماند اکتوتیه بدست آمده با نسبت تغییر خواهد کرد .

در آزمایش با هدف های خارجی مثل ومحفظه ای که با مخلوط گازهای پر شده است دو رادیو ایزوتوپ تولید خواهد شد که یکی در پلاسما و دیگری در هدف خارجی است .

4-4- واکنش های متداول در پی اف : همانطور که پیش تر گفته شد .

رادیو ایزوتوپ های مورد استفاده در pet عبارتند از که نیمه عمر کوتاهی دارند و به اختصار نامیده می شوند پرتوهای یوینی سریع تابیده شده از دشارژ های PF می تواند رادیو اکتویته را در هدف القا کند بنابراین ما باید واکنش هسته ای مناسب