نیاز کشور به 70 دستگاه شتابگر سیکلوترون

طبق برآوردی که وزارت بهداشت داشته، اعلام شده که بیمارستان های کشور به ۷۰ دستگاه سیکلوترون نیاز دارند. البته دو نمونه خارجی این دستگاه در بیمارستان مسیح دانشوری و بیمارستان رضوی مشهد نصب و راه اندازی شده است.

شتابدهنده سیکلوترون موجود در آزمایشگاه پژوهشکده تحقیقات کشاورزی، پزشکی و صنعتی  کرج، قادر به شتاب دادن ذرات پروتون با حداکثر انرژی 30 میلیون الکترون ولت و ذرات دوترون با حداکثر انرژی 15 میلیون الکترون ولت می‌باشد. با استفاده از این شتابدهنده می‌توان انواع هدفهای جامد، مایع و گاز را جهت تولید رادیوایزوتوپهای گوناگون مورد پرتودهی قرار داد. این رادیو ایزوتوپها در پزشکی، کشاورزی و صنعت کاربرد دارند. از دیگر موارد کاربرد این شتابدهنده استفاده از آن در تحقیقات فیزیک هسته ای است.

سیکلوترون کرج (Cyclone 30) از نوع ایزوکرونوس (Isochronous) است که با توجه به بهره گیری این نوع شتابگرها از میدان متغیر سمتی (Azimuthally-Varying Field) به نام AVF نیز شناخته می شوند.این شتابگر قادر است تا ذرات باردار هیدروژن منفی و دوتریم منفی را به ترتیب تا 30MeV و 15MeV شتاب دهد. جریان خروجی برای هر دو یون بصورت اسمی به ترتیب 300μA و150μA است.

یک کارشناس کار با این شتابگر می گوید: در این شتابگر به جای شتاب دادن ذره باردار مثبت که متداول است از شتاب دادن ذرات به صورت یون منفی بهره گیری شده است به گونه ای که میدان موثر بر یون‌ها به صورت ثابت اعمال می شود. این مسئله باعث سهولت در استخراج یون از محفظه اصلی شتابگر می گردد. یون‌های H- و D- در چشمه یون (Ion Source) از نوع چند لبه ای (Multicusp)، که در بالای سیکلوترون قرار گرفته، تولید شده و سپس تحت ولتاژ 30kV شتاب اولیه را در راستای محور Z بصورت عمودی به طرف پایین می گیرد. برای همگرا کردن باریکه ذرات و جلوگیری از واگرایی آن ازیک لنز الکترواستاتیکی استفاده شده است. باریکه ذرات با استفاده از یک آینه الکترواستاتیکی بعنوان خم کننده (با ولتاژ ±10kV از حرکت عمودی به داخل صفحه X-Y هدایت می شوند.

از آنجا که به ازای هر صفحه D دو فاصله (Gap) وجود دارد، بنابر این از هر بار عبور یونها از بین این صفحات دوبار شتاب می گیرند. یونهای منفی پس از رسیدن به انرژی نهایی بایستی به طریقی الکترون‌های خود را از دست بدهند (لخت شوندگی)، در این سیکلوترون از یک ورقه نازک کربین با ضخامت 40 میکروگرم بر سانتیمتر مربع برای برکنی الکترون های مداری یون بهره گرفته شده است. یون منفی در برخورد با این فویل الکترون های مداری خود را از دست داده و به یون مثبت (پروتون) تبدیل می شود.

این کارشناس پرتودهی می افزاید: از این لحظه به بعد یون مثبت تحت تاثیر میدان مغناطیسی حاکم بر فضای محفظه شتابگر از ماشین خارج شده و از طریق آهن ربای کوچک (Switching Magnet) که در خروجی ماشین قرار دارد به یکی از خطوط (Lines) مورد نظر هدایت می شود. تمامی پارامترهای ماشین سیکلوترون توسط سیستم کنترل کننده منطقی PLC (Programmable Logic Control) کنترل و دیده بانی می شود.

براساس اطلاعات موجود در سال های اخیر بحث طراحی و تولید شتابگرهای سیکلوترون از جمله شتابگرهای سیکلوترون  کوچک بیمارستانی، در بسیاری از کشورها از جمله ایران مورد توجه قرار گرفته است. از این رو محققان در صدد طراحی و ساخت این دستگاه در کشور هستند.

به همین دلیل پروژه طراحی و ساخت سیکلوترون ۱۰ مگا الکترون ولت (۱۰ میلیون الکترون ولت)  در چند سال گذشته در مراکز دانشگاهی و پژوهشی کشور آغاز شد. کاربرد گسترده سیکلوترون که یک شتابگر هسته ای است، تشخیص بیماری ها به ویژه سرطان است و طراحی و ساخت آن در کشور می تواند باعث صرفه جویی ارزی شود.

همانطور که ذکر شد شتابگرهای  سیکلوترون کارکردهای فراوانی دارند، یکی از کارکردهای  این دستگاه تشخیص بیماری به ویژه سرطان است. تصویربرداری به روش PET یکی از روش های تشخیص است. در این روش تصویر با دقت و کیفیت بالا و نویز (اختلال) بسیار اندک در اختیار متخصصان بیمارستانی قرار می گیرد.  این روش تشخیصی، قادر به تهیه و ارائه اطلاعات داینامیک است به طوریکه برای مثال، اگر بیمار در کما باشد تصویربرداری PET به ما نشان می دهد که فرد بیمار شاد یا غمگین است و اینکه چه شرایطی دارد.

برای انجام تصویربرداری به روش PET باید یک نوع رادیو دارو به بدن فرد بیمار تزریق شود که این رادیوداروها توسط دستگاه سیکلوترون تولید می شود. این دستگاه به تولید داروی SDG می پردازد که بیمار مشکوک به سرطان با مصرف این دارو، آماده تصویربرداری PET برای تشخیص بیماری می شود.

از آنجا که نیمه عمر رادیو داروهایی که تولید می شود بسیار کوتاه است، دستگاه سیکلوترون حتما باید در بیمارستان باشد تا بتواند در کنار دستگاه PET قرار گیرد و در زمان نیاز، رادیو دارو را در همان جا تولید و برای مصرف عرضه کند به همین دلیل تولید آن در کشور ضروری است.

طبق برآوردی که وزارت بهداشت داشته، اعلام شده که بیمارستان های کشور به ۷۰ دستگاه سیکلوترون نیاز دارند. البته دو نمونه خارجی این دستگاه در بیمارستان مسیح دانشوری و بیمارستان رضوی مشهد نصب و راه اندازی شده است. همچنین دستگاه دیگری از خارج کشور برای بیمارستان شریعتی خریداری شده که از همان ابتدا در گمرک آسیب دید و همچنان بلااستفاده مانده است.