Մասնակից:ՎԻ/Ավազարկղ

Դետեկտորների համակարգի կիրառումը բժշկության մեջ

Ռադիացիայի չափման դետեկտորները(գրանցիչներ) օգտագործվում են սկսած բժշկությունից, մինչև` տիեզերական տարածության ուսումնասիրման գիտափորձեր, բարձր էներգիաների ֆիզիկայից, մինչև` հնագիտություն:

Բժշկության մեջ և հատկապես միջուկային բժշկությունում, սովորաբար օգտագործվում են պատկերը վերականգնող դետեկտորներ (PET, SPECT), ներքին օրգանների գործունեությունը և չափերը ստուգելու համար, օրինակ` գրանցելով օրգանիզմի մեջ ներմուծված ռադիոակտիվ ճառագայթիչների առաքած գամմա քվանտները: Առավել լայն կիրառություն ունեն պոզիտրոն ճառագայթիչ տոմոգրաֆները (PET).

Մարդու օրգանների և ոսկորների պատկերի վերականգնումը` ռենտգենյան կամ գամմա ճառագայթների օգնությամբ, հենված է տարբեր օրգանների տարբեր տեսակարար կլանման գործակիցներ ունենալու հատկության վրա:

Ռենտգենյան ճառագայթներն ապահովում են ոսկորների հիանալի պատկեր, իսկ ներքին օրգաններն ու հյուսվածքներն ունեն միևնույն կլանման գործակիցը:Ներքին օրգանների գործունեության հետազոտման համար, որոշակի ռադիոակտիվ նյութեր(լուսակիրներ) են ներարկում հիվանդի օրգանիզմի մեջ: Կմախքի համար լավագույն ռադիոնուկլիդներից է 90Sr, վահանաձև գեղձի համար` 131I և 99Tcm, երիկամների համար` 99Tcm, լյարդի համար` 198Au: Հիմնական սկզբունքն այն է, որպեսզի օգտագործվի կյանքի փոքր տևողությամբ γ ռադիոակտիվ նյութ, որի դեպքում հիվանդի ռադիոակտիվ բեռնվածությունը պահպանվում է հնարավորինս ցածր: Հետազոտվող օրգանի կողմից ճառագայթված γ քվանտները գրանցվում են հատուկ դետեկտորի կողմից, որի օգնությամբ էլ վերականգնվում է օրգանի պատկերը: Օրգանի լրիվ պատկերի համար անհրաժեշտ ժամանակը բավականաչափ երկար է և հիվանդի ստացած ռադիացիոն բեռը շատ բարձր, քանի որ անհրաժեշտ է չափել բազմաթիվ պիքսելներից եկող ինֆորմացիան, որպեսզի ապահովվի անհրաժեշտ լուծողունակություն:

Մշակված են “գամմա խցեր”, որոնք հնարավորություն են տալիս մի մեծ մակերեսով դետեկտորից` չափել ամբողջ հետազոտվող դաշտից եկող ինֆորմացիան: Այսպիսի համակարգը պահանջում է, նաև, որպեսզի գրանցվի և վերականգնվի γ ճառագայթի ծնման հնարավոր կետը: Այս համակարգում օգտագործվում է NAI(Te) մեծ բյուրեղ, որը դիտվում է ֆոտոբազմապատկիչների մատրիցայով:

Մարդու կողմից եկող γ ճառագայթումը, կոլիմացվում է բազմականալ կոլիմատորի օգնությամբ, որը հնարավորություն է տալիս վերականգնել անկման ուղղությունը: Որոշակի ֆոտոբազամապատկիչում գրանցված լույսի քանակը գծայնորեն կախված է նրա դիմաց ընկած օրգանի γ ակտիվությունից: Ֆոտոբազմապատկիչներից ստացած լույսի քանակը, այսպիսով տվյալ օրգանի պրոյեկտված պատկերն է (հիմնված տվյալ օրգանի γ ճառագայթիչներ կլանելու ընդունակության վրա): Օրգանի սխալ գործունեությունը ի հայտ է գալիս γ ակտիվության բնութագրական փոփոխությամբ:

Պոզիտրոն ճառագայթիչ թոմոգրաֆները (PET) ապահովում են տվյալ օրգանի եռաչափ պատկերի վերականգնումը: Այս մեթոդում պատկերի վերականգնման համար օգտագործվում են պոզիտրոն ճառագայթող ռադիոնուկլիդներ: Ռադիոնուկլիդի կողմից ճառագայթված պոզիտրոնը շատ կարճ վազքից հետո (մոտ 1 մմ) անիհիլացվում է հյուսվածքային էլեկտրոնի հետ փոխազդելով, արդյունքում ծնելով 2 մոնոէներգետիկ γ քվանտներ:

e+ + e- = γ + γ

Քանի որ e+ և e- հանգստի զանգվածները(511 ԿէՎ) ամբողջովին փոխարկվում են գամմա քվանտների էներգիայի, ապա 2 գամմա քվանտներն էլ ունեն մոտ 511 ԿէՎ էներգիա: Շարժման քանակի պահպանման օրենքից հետևում է, որ 2 գամմա քվանտները թռչում են հակառակ ուղղություններով : 2 գամմա քվանտներն էլ գրանցվում են հետազոտվող օրգանը ամբողջովին շրջապատող, շերտացված սցինտիլյացիոն հաշվիչում: Ակնհայտ է, որ գամմա քվանտները ճառագայթվել են 2 գործարկված մոդուլները միացնող ուղղի երկայնքով: Չափելով բազմաթիվ գամմա զույգերի ուղղությունները, կարելի է վերականգնել հետազոտվող օրգանի եռաչափ պատկերը և հասկանալ նկատելի պաթոլոգիական փոփոխությունները:

PET տեխնոլոգիան գերազանց գործիք է նաև փորձարկումների համար: Այն ուղեղի աշխատանքի գնահատման շատ ավելի հզոր գործիք է, քան էլեկտրո էնցեֆալոգրաման (EEG): PET դիտարկման (scan) դեպքում, ուղեղի աշխատանքի ուղղակի հետազոտման համար, պոզիտրոն ճառագայթող նուկլիդով հարստացված արյունը կամ գլյուկոզան ներարկվում է հիվանդի զարկերակի մեջ: Եթե հիվանդը կատարում է որոշակի մտավոր գործողություն , ինչպիսիք են` դիտելը, լսելը, խոսելը, ապա ուղեղի համապատասխան մասը ստանում է ավելի շատ պիտակավորված արյուն (գլյուկոզա), գլխուղեղի տվյալ մասի ակտիվությունն ապահովելու համար: Անիհիլացիոն գամմա քվանտների գրանցումը հնարավորություն է տալիս վերականգնել ուղեղի այն մասի պատկերը, որում այդ ավելցուկն առաջացել է, հայտածելով ուղեղի այն մասը, որը պատասխանատու է տվյալ մտածողական երևույթի համար: Նմանօրինակ պրոցեդուրան լայն կիրառություն ունի չարորակ ոռուցքների հայտնաբերման և բուժման մեջ: