دستگاه ام آر آی(MRI)
همانگونه که در مقالات قبلی گفته شد هلیوم در گروه گازهای نجیب و بی اثر قرار دارد و که به دو صورت مایع و گاز موجود است. می‌توان گفت یکی از کاربرد‌های معمول هلیوم در پزشکی و دستگاه ام آر آی است.
چگونگی کاربرد هلیوم در ام آر آی
دستگاه ام آر آی دارای قطعاتی مانند فلز، آهنربا و سیم که جریان تولید می‌کنند، می‌باشند. دستگاه ام آر آی برای تولید یک میدان مغناطیسی نیازمند انرژی فراوانی است. برای بدست آوردن این انرژی باید رسانایی بالایی داشته باشد. برای رسانایی بالا سیم‌ها باید دمایی حدود صفر داشته باشند.
در این صورت ما نیازمند ماده ای هستیم که تا دما را حدود صفر نگه دارد. هلیوم مایع این خاصیت را داراست.دمای هلیوم حدود 269.1- درجه است. با گزارشات بدست آمده می‌توان نتیجه گرفت برای هر دستگاه MRIحدودا 1700 لیتر هلیوم مصرف میگردد.
با توجه به افزایش مصرف هلیوم در جهان مقدار هلیوم کاهش یافته است. بطور کلی هلیوم زیادی در زمین موجود نیست چون وزن هلیوم زیاد است و نمی‌تواند وارد جو شود. به همین دلیل در فضا شناور می‌ماند. هلیوم یک گاز نجیب است که توانایی ایجاد ترکیب را ندارد و به صورت تک اتمی وجود دارد.
پیوند و رادیو اکتیو
همانطور که نام این گاز پیداست یک گاز بی اثر (noble gas) است و تمایلی به ایجاد پیوند با سایر عناصر ندارد. هلیوم به روش تجزیه رادیو اکتیو حاصل می‌شود.
هلیوم قابل بازیافت نیست و زمانی که مصرف شد و از بین رفت نمی‌توان آن را دوباره تولید کرد.
هلیوم مایع و دستگاه ام آر آی
همانطور که گفته شد ، یکی از رایج ترین موارد استفاده از هلیوم در دستگاه های MRI است. اما باید بدانید که هلیوم در صنعت دستگاه های ام ار ای به دو صورت گاز و مایع مورد استفاده قرار میگیرد. در این قسمت قصد داریم تا موارد کاربرد هلیوم در دستگاه های ام آر ای را توضیح دهیم.
دستگاه MRI شامل سیم پیچ ، آهنربا و سیم پیچ هایی است که جریان را هدایت می کنند. این دستگاه به دلیل داشتن میدان مغناطیسی بسیار قوی ، انرژی زیادی را مصرف می کند. برای رسیدن به این میدان مغناطیسی قوی، راهی جز ساختن یک سیم پیچ ابررسانا وجود ندارد (یا حداقل با تکنولوژی فعلی بشر راهی جز این نیست!!!).
توضیحات تکمیلی
فرض کنید که سیم پیچ خاصیت ابرمغناطیسی نداشته باشد. در نتیجه برای تولید یک میدان مغناطیسی در حدود 1.5 تسلا، جریانی در حدود 400 آمپر استفاده میگردد و گرمایی در حد یک کوره القایی تولید می شود. اما این مدل اصلا نمی تواند کارایی خوبی برای یک دستگاه تصویربرداری پزشکی داشته باشد. پس نیاز است تا مشکل را از پایه حل کرد تا با این پدیده مواجه نشویم. در این زمان است که پای هلیوم مایع به این عرصه باز می شود.
برای این که یک ماده ابر رسانا داشته باشیم، سیم پیچ های داخل دستگاه MRI باید تا دمای نزدیک به صفر کلوین یا همان صفر مطلق کاهش یابد. دستگاه ام آر آی برای اینکه بتواند به این دمای فوق العاده سرد برسد و این دما را حفظ کند به ماده ای نیاز دارد و این ماده همان هلیوم مایع است. طبق قوانین فیزیک زمانی که یک سیم به دمای صفر کلوین برسد جنبش مولکولی آن به صفر می رسد و در نتیجه مقاومت الکتریکی آن نیز به صفر نزدیک می شود. هر چه مقاومت به صفر برسد، خاصیت ابررسانایی سیم پیچ افزایش می یابد. در نتیجه سیم پیچ بدون اتلاف انرژی، قادر است تا میدان مغناطیسی قوی ایجاد کند.
نکات
و اما در داخل مگنت ام آر آی سیم ها به طور مداوم در هلیوم مایع غوطه ور می شوند. دمای این مایعات 269.1- درجه سانتیگراد است که برابر با 452- درجه فارنهایت است. دستگاه MRI به طور متوسط 1700 لیتر هلیوم مصرف می کند. اما شاید این سوال پیش بیاید که، خرید و فروش هلیوم مایع دیگر برای چه منظور است. زیرا تزریق هلیوم مایع تنها نیاز است تا در کارخانه های تولید ام آر آی یک بار انجام شود و دیگر نیازی به آن نیست.
موارد تکمیلی
در رابطه با این سوال باید بگوییم که متاسفانه این گونه نیست. زیرا دستگاه های MRI یک سیستم ایده آل نیستند و همواره بخشی از هلیوم مایع درون آن ها به گاز تبدیل می شود. می توان گفت دستگاه های ام ار ای معمولی چیزی در حدود 1.5 تا 3 درصد اتلاف هلیوم در ماه دارند. و این بدین معنی است که مراکز تصویربرداری ام ار ای هر سال بایستی قدری هلیوم مایع خریداری کرده و در یک پروسه فنی و حساس هلیوم مایع جدید به دستگاه خود تزریق کنند.
نکات مهم در تزریق هلیوم مایع به دستگاه ام آر آی
اما تزریق هلیوم به دستگاه ام ار ای نکاتی دارد که برخی از آن ها در ادامه آورده شده است.
نکاتی در مورد تزریق هلیوم دستگاه ام ار ای
– حجم کلی دستگاه خود را از لحاظ میزان هلیوم بدانید.
– قبل از اینکه هلیوم دستگاه به 65 درصد برسد، هلیوم جدید به دستگاه تزریق کنید. زیرا مطالعات نشان داده که میزان اتلاف هلیوم دستگاه MRI کمتر از 65 درصد، به طرز قابل توجهی افزایش می یابد.
موارد بیشتر
– قبل از تصمیم گیری در مورد خرید هلیوم ، در دسترس بودن ، قیمت و نحوه تزریق هلیوم را بررسی کنید
– به خاطر داشته باشید که قیمت هلیوم ممکن است بسته به عرضه و تقاضا و قیمت جهانی، متفاوت باشد.
– سرمایش هوای اتاق مگنت را در شرایط خوبی حفظ کنید.
رعایت این نکات نه تنها باعث افزایش زمان بین شارژ مجدد هلیوم و صرفه جویی در هزینه شما می شود بلکه باعث افزایش طول عمر سیستم MRI می شود.
بدون دیدگاه