منتدى يعني بالكتب والتقارير العلمية

@ كل @عام @ وانتم@ بالف@خير @

#### عيدكم مبارك .... وعساكم من عواده ####

    كيف يتفاعل الاشعاع النووي مع جسم الانسان

    شاطر

    مروه ليزر

    عدد المساهمات : 204
    نقاط : 550
    تاريخ التسجيل : 31/08/2010

    كيف يتفاعل الاشعاع النووي مع جسم الانسان

    مُساهمة  مروه ليزر في الجمعة سبتمبر 03, 2010 3:23 am

    كيف يتفاعل الاشعاع النووي مع جسم الانسان؟
    د.عبد الوالي العجلوني

    كيف يتفاعل الاشعاع مع جسم الانسان؟ كيف يتفاعل الاشعاع مع المواد الاخرى كالماء والهواء والمعادن ؟ والاحياء الاخرى من نباتات وحيوانات؟ للاجابة عن هذه الاسئلة يجب ان ننظر الى البعد الحجمي في التفاعل. فلو سقط حجر كتلته 10 كغم على رأس انسان من ارتفاع 10 امتار لادى الى موته، ولكن ماذا يحصل اذا تم تقسيم الحجر الى 10000 قسم واسقطت تباعا بين القسم والذي يليه 5 ثوان مثلا؟ ان الفارق بين عمليتي السقوط انفتي الذكر هو الحجم او يمكن ان يدعى التقابل الحجمي. والحال في عملية التفاعل الاشعاعي مع جسم الانسان ليست بعيدة عما تم وصفه اعلاه. ان الانواع المختلفة من الاشعاع ذات احجام غاية في الضآلة والصغر، وهي عندما تقترب من جسم اي منا لا ترى ما نراه نحن، فهي لا ترى وجوها او عيونا وانوفا او ارجلا وبطونا، بل ترى امامها شبكة متصلة من الجسيمات اغلبها فراغ، فهي تنفذ منه كما تمر الابرة من غربال واسع الثقوب، وهذه الجسيمات التي يراها الاشعاع هي الذرات التي تتحد بتراكيب كيماوية محددة لتكون خلايانا التي تؤلف الانسجة المختلفة في الاعضاء المختلفة من جسم الانسان.
    اذن فكل شخص وكل كائن حي وكل شيء مكون من ذرات، ويبلغ عدد ذرات هذه المجموعة للشخص البالغ حوالى (4) الاف مليون مليون مليون مليون ذرة من ذرات الاوكسجين والهيدروجين والكربون والنيتروجين والفسفور والبوتاسيوم والحديد وعناصر اخرى. ويربط بين هذا العدد الهائل من الذرات قوة الجذب الكهربائي مشكلة جزيئات مختلفة التشكيل والاهداف والواجبات. فعندما يتناول الانسان طعامه ينحل هذا الطعام الى ذرات، تتوزع في الجسم فيبقى جزء منها داخل الجسم ليسهم في بناء الانسجة، وبعضها يتفاعل مع ذرات اخرى فتتفكك روابط الذرات او تنشأ باشكال مختلفة لتزويد الجسم بالطاقة، او لتعويض خلل في مكان ما داخل الجسم، او لتقاوم مرضا معينا.
    ان تسمية انواع محددة من الاشعة بالأشعة المؤينة (بكسر الياء) يعود الى طبيعة تفاعلها مع ذرات الوسط الذي تخترقه حيث انها تتفاعل معها وتقوم بفصل الكترون او اكثر من الكترونات الذرة او الجزيء (الشكل رقم ا) مما يجعل عدد الالكترونات المحيطة بالنواة
    اقل عددا من عدد البروتونات الموجودة في داخل النواة وتعرف هذه العملية بالتأين(الشكل رقم 2)، وتصبح حينها الذرة او الجزيء بحاجة ماسةلاجراء تفاعلات كيماوية مع الذرات والجزيئات الموجودة في الوسط المحيط به ومن الممكن ان يقوم بتكوين روابط غير طبيعية داخل الوسط منتجة مكبات كيماوية ضاره، كما ان هذا التفاعل يمكن ان ينتهي الى لا شيء حيث يؤدي التفاعل الى تهييج بعض الالكترونات ثم تعاود الرجوع الى مكانها دون ان تحدث اثرا سواء فى الروابط او الجزيئات المتشكلة او الخلية بشكل عام.
    بالرغم من عدم وجود نظرية كاملة الآن لفعل الاشعاع المؤين في انسجة الكائن الحي الا اننا نستطيع القول ان الاشعاع يمكن ان ينتج ايونات تسبب احيانا تغييرات فيزيائية وكيميائية في الانسجة قد تؤدي الى التأثير في العمليات البيولوجية التي تجري في الأنسجة، ولكن هذا التأثير محكوم بشكل كبير بنوع الاشعاع وطاقته. فأشعة او جسيمات الفا وهي نوى ذرات الهيليوم وتتكون من بروتونين ونيوترونين، وهي شديدة التماسك، وشحنتها موجبة ومقدارها ضعف شحنة الالكترون. ان المسافة التي تقطعها جسيمات الفا في الهواء ابتداء من خروجها من المادة التي تصدرها الى النقطة التي ينتهي تأثيرها عندها هو حوالى 2,5 سم اي اننا يجب ان نشعر بالامان ضمن هذا المدى، هذا بالاضافة الى ان جسيمات الفا لا تستطيع اختراق الورقة العادية واذا تعرض لها شخص مباشرة فإنها لا تستطيع اختراق الطبقة الخارجية الميتة من الجلد وبالتالي فإن خطرها الخارجي يكون معدوما. غير انه اذا ما دخلت المادة المشعة التي تشع جسيمات الفا الى داخل الجسم فإن جسيمات الفا تصبح اكثر خطورة. ان العناصر ذات الانوية الثقيلة اليورانيوم والثوريوم هي من المواد المشعة التي تطلق جسيمات الفا عادة. اما جسيمات بيتا فهي نوعان سالبة وموجبة الشحنة ومقدار شحنتها مساوٍ لشحنة الالكترون ويصل مداها في الهواء الى حوالي 10 سم واذا ما وصلت الى جسم الانسان فإنها تستطيع الاختراق لغاية الطبقة الاساسية للبشرة مع انها اقل قدرة على التأيين من جسيمات الفا. ان العناصر الناتجة من الانشطار النووي كالسيزيوم من اشهر المواد التي تصدر منها جسيمات بيتا. ان اشعة جاما والأشعة السينية هي عبارة عن اشعة كهرومغناطيسية كالضوء ولكن طولها الموجي قصير جدا وهي لا تحمل شحنة كهربائية وقدرتها فائقة على اختراق المواد المختلفة والانسجة الحية ولكن قدرتها على التأيين اقل بكثير من جسيمات الفا وبيتا، ويعتقد ان نسبة معامل التأيين بين الفا وبيتا وجاما هي 1:001:1000 ، وتنبعث أشعة جاما من جميع المواد المشعة المحضرة صناعيا تقريبا ومن العديد من المواد المشعة الطبيعية.
    وتعتبر النيوترونات اكثر انواع الاشعة قدرة على الاختراق وذلك لانها لا تؤين الوسط الذي تمر فيه ولكنها يمكن ان تتفاعل مع انوية ذرات الوسط الذي تمر فيه وتجعلها انوية مشعة. وتعتبر عملية الانشطار النووي هي العملية الاشهر في انتاج النيوترونات. يوضح الشكل رقم (3) مقارنة بين الانواع الاربعة المختلفة من الاشعاع في مقدرتها على الاختراق لمواد مختلفة: الطبقة الخارجية من الجلد وشرائح من الالمنيوم والرصاص والاسمنت.
    ان فهمنا لتفاعل الاشعاع مع المادة يشكل حجر الاساس في ادارة عملنا تجاه الاشعاع، فبه نستطيع الكشف عن الاشعاع وقياس كميته ، وبه نستطيع توفير المواد المناسبة للوقاية من الاشعاع، وبه ايضا نستطيع استخدام الاشعاع كوسيلة متطورة في خدمة رفاهيتنا في مجالات الحيلة المختلفة من صناعة وطب وزراعة وتعليم. فاذا ما اردنا قياس الاشعاع او الكشف عنه فإن عدد الايونات المتكونة عند مرور الاشعاع في مادة معينة يكون مؤشرا الى كمية هذا الاشعاع او طاقته، ومن خلال معرفتنا لطبيعة التفاعل نستطيع ان نحدد ما هي المادة المناسبة للحماية من الاشعة او المسافة الآمنة للتعامل مع المادة المشعة او الوقت الذي يجب ان نقضية في التعامل معها. كما ان هذه المعرفة تحدد لنا ما نوع الاشعاع المناسب لاستخدامه في تشخيص مرض ما او علاجه او ان كان هذا الاشعاع يمكن استخدامه لاجراء تجربة ما.
    لقد تم التعبير كميا عن اثر التفاعل بين الاشعاع والمادة بطرق مختلفة في ازمان مختلفة، وقد تطور هذا التعبير حسب تطور فهم آلية التفاعل، ففي بداية الامر تم استخدام مصطلح التعرض الاشعاعي لقياس كمية التأين التي يحدثها مرور اشعة جاما او الاشعة السينية في الهواء، واستخدمت وحدة رونتجن للدلالة على مقدار التعرض الاشعاعي؛ ثم استخدمت وحدة جراي للدلالة على كمية الطاقة التي تمتصها المادة ( اية مادة) من الاشعاع الساقط عليها او المار خلالها، وسميت الكمية بالجرعة الممتصة، حيث ان 1 جراي يكافئ امتصاص كيلو غرام واحد من المادة طاقة مقدارها جول واحد من طاقة الاشعاع الساقط عليها او المار خلالها. و جول هو وحدة قياس الطاقة وللدلالة على ماهية هذه الوحدة (جول) فاننا نحتاج الى اكثر من 30 جول لحرق 1 سنتيمتر مربع من الورق العادي، ونحتاج الى ما يزيد على 4000 جول لرفع درجة حرارة 1 كيلوغرام من الماء درجة مئوية واحدة، وان الكيلو واط ساعة من الطاقة الكهربائية (التي ندفع 30 الى 50 فلسا ثمنا لها) تساوي ثلاثة ملايين وستماية الف جول.
    ان الجرعة الممتصة مهمة جدا من الناحية الفيزيائية، غير ان ما يهمنا في مجال الوقاية من الاشعاع هو مقدار ما تسببه هذه الجرعة من دمار حيوي داخل النسيج الحي، وحيث انه تبين ان الدمار الحيوي الذي يحدثه 1 جراي من الطاقة الممتصة من اشعة جاما اقل كثيرا مما يحدثه 1 جراي من الطاقة الممتصة من اشعة الفا، لذا فانه كان من الضروري استحداث وحدة تشير الى مقدار الدمار الحيوي، وقد سميت هذه الوحدة سيفرت، وهي وحدة مكافئ الجرعة، اي ما يكافئ الجرعة الممتصة من دمار حيوي واصبح مكافئ الجرعة مساويا للجرعة الممتصة مضروبا برقم ثابت لكل نوع من انواع الاشعاع، وهذا الرقم قيمته 1 لاشعة جاما وجسيمات بيتا، و5 للنيوترونات البطيئة، و 20 للنيوترنات السريعة وجسيمات الفا.
    ان كمية الطاقة الممتصة (الجرعات الممتصة) في كافة استخدامات المواد المشعة والاشعاع تكون دائما في حدود متدنية جدا، مما جعل كمية سيفرت تبدو كبيرة جدا كما استخدام كلمة الطن او الكيلوغرام لدى بائعي الذهب، لذلك فقد شاع استخدام ملي سيفرت اي جزء واحد بالالف من السيفرت والمايكروسيفرت اي جزء واحد بالمليون من السيفرت، واصبح الحد الذي يوصى ان لا يتم تجاوزه هو 20 ملي سيفرت في العام الواحد لمن يعملون في المجال الاشعاعي كأطباء وفنيي الاشعة،و1 ملي سيفرت في العام الواحد لعامة الناس. ورغم ان هذا الحد هو توصية تهدف الى ابقاء المخاطر الوظيفية للعاملين في هذا المجال دون المخاطر الوظيفية في اي مهنة اخرى الا ان العديد من الدول اعتبرته حدا قانونيا صارما لا يجوز تجاوزه، علما بانه لا توجد ادلة علمية على وجود خطر على الانسجة الحية من هذه القيمة او مضاعفاتها، وللمقارنة فإن صورة اشعة تشخيصية للصدر تسبب مكافئ جرعة مقداره 0,1 ملي سيفرت، بينما يتلقى سكان بعض المناطق في الهند والبرازيل وايران ما يقارب 10 ملي سيفرت في العام الواحد نتيجة للمواد المشعة الطبيعية في التربة في المناطق التي يقطنوها، كما يتلقى اي منا مكافئ جرعة يقارب 1 ملي سيفرت نتيجة للمواد المشعة الموجودة في مواد البناء ومثله من غاز الرادون المشع. اما الكمية التي يمكن ملاحظة آثارها على الجسم فهي 5000 ملي سيفرت.

      الوقت/التاريخ الآن هو الخميس ديسمبر 08, 2016 5:10 pm