عد الجسم بالكامل

في الفيزياء الصحية ، يُستخدم قياس الإشعاع لكامل الجسم في قياس الجرعات الداخلية ، أي قياس النشاط الإشعاعي داخل الجسم. ^{[ 1 ] [ 2 ]} تُطبق هذه التقنية بشكل أساسي على المواد المشعة التي تُصدر أشعة غاما . كما يُمكن الكشف عن اضمحلال جسيمات ألفا بشكل غير مباشر من خلال إشعاع غاما المصاحب لها. في بعض الحالات، يُمكن قياس مُصدرات بيتا ، ولكن بحساسية أقل. يُطلق على الجهاز المُستخدم في قياس الإشعاع لكامل الجسم اسم عداد الإشعاع لكامل الجسم . في المقابل، يُستخدم جهاز مراقبة الإشعاع لكامل الجسم في مجال الحماية من الإشعاع للتحقق من وجود تلوث خارجي في جسم الشخص عند مغادرته منطقة خاضعة للرقابة الإشعاعية. ^{[ 3 ]}

إذا انبعثت أشعة غاما من عنصر مشع داخل جسم الإنسان نتيجةً للتحلل الإشعاعي ، وكانت طاقتها كافيةً للهروب، فيمكن رصدها باستخدام كاشف وميضي أو كاشف أشباه موصلات موضوع بالقرب من الجسم. قد ينتج عن التحلل الإشعاعي إشعاع غاما، الذي لا يستطيع الهروب من الجسم إما لامتصاصه أو لتفاعلات أخرى يفقد من خلالها طاقته. يجب أن يأخذ أي تحليل قياس هذا الأمر في الحسبان. يُعدّ عدّ الجسم بالكامل مناسبًا لرصد العناصر المشعة التي تُصدر إشعاعًا نيوترونيًا أو إشعاع بيتا عالي الطاقة (عن طريق قياس الأشعة السينية الثانوية أو إشعاع غاما)، ولكن فقط في التطبيقات التجريبية. ^{[ 4 ]}

يمكن إجراء عملية عدّ الجسم بالكامل أثناء جلوس الشخص أو وقوفه أو استلقائه، وذلك بحسب إعدادات الجهاز المستخدمة في القياس. قد تكون أجهزة الكشف مفردة أو متعددة، وقد تكون ثابتة أو متحركة.

تتمثل مزايا العدّ الشامل للجسم في أنه يقيس محتويات الجسم مباشرةً، بدلاً من الاعتماد على طرق التحليل البيولوجي غير المباشرة (مثل تحليل البول )، إذ يمكنه قياس النويدات المشعة غير القابلة للذوبان في الرئتين . ^{[ 5 ]} كما أنه أكثر موثوقية من طرق التحليل البيولوجي، ^{[ 5 ]} وأقل توغلاً أو إزعاجاً للشخص الخاضع للقياس. ^{[ 6 ]}

مع ذلك، توجد بعض العيوب في عدّ الأجسام لكامل الجسم. فباستثناء ظروف خاصة، لا يُمكن استخدامه إلا للكشف عن مُشعّات أشعة غاما نظرًا لحماية الجسم البشري الذاتية. كما يُمكن أن يُفسّر التلوث الخارجي خطأً على أنه تلوث داخلي؛ ولتجنب ذلك، يجب تطهير الشخص بدقة قبل القياس. وقد يعجز عدّ الأجسام لكامل الجسم عن التمييز بين النظائر المشعة ذات طاقات غاما المتشابهة. إذ يُحجب الجسم إشعاع ألفا وبيتا إلى حد كبير، ولن يُكشف عنه خارجيًا، مع إمكانية الكشف عن أشعة غاما المتزامنة الناتجة عن تحلل ألفا، بالإضافة إلى الإشعاع الصادر من النوى الأم أو الوليدة. وعادةً ما تكون عدادات الجسم لكامل الجسم كبيرة الحجم بحيث يصعب نقلها لأنها تتطلب حماية.

صُممت أجهزة قياس الجسم الكامل لقياس البشر، ولكنها استُخدمت أيضًا لقياس حيوانات أخرى، مثل الكلاب والغزلان والماشية. ^{[ 6 ]}

أي كاشف إشعاع هو أداة نسبية، مما يعني أنه لا يمكن تحويل قيمة القياس إلى كمية من المواد الموجودة إلا من خلال مقارنة إشارة الاستجابة (عادةً ما تكون عدد العدّات في الدقيقة أو في الثانية) بالإشارة التي تم الحصول عليها من معيار معروف جيدًا بنشاطه الإشعاعي.

يُعاير عداد الجسم الكامل باستخدام جهاز يُعرف باسم "النموذج الوهمي" الذي يحتوي على توزيع معروف ونشاط معروف لمادة مشعة. ^{[ 7 ]} المعيار الصناعي المُعتمد هو نموذج مانيكان الزجاجة الممتص (BOMAB). ^{[ 8 ]} يتكون نموذج BOMAB الوهمي من 10 حاويات من البولي إيثيلين عالي الكثافة مملوءة بسائل مشع، ويُستخدم لمعايرة أنظمة العد داخل الجسم الحي المصممة لقياس النويدات المشعة التي تُصدر فوتونات عالية الطاقة (200 كيلو إلكترون فولت < E < 3 ميجا إلكترون فولت). نظرًا لاستخدام أنواع عديدة من النماذج الوهمية تاريخيًا لمعايرة أنظمة العد داخل الجسم الحي ، فقد تم التأكيد على أهمية وضع مواصفات قياسية للنماذج الوهمية في الاجتماع الدولي لعام 1990 لمتخصصي العد داخل الجسم الحي الذي عُقد في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST). ^{[ 9 ]} واتفق الحضور على ضرورة وجود مواصفات قياسية لنموذج BOMAB الوهمي. تم تصميم أنظمة المعايرة هذه لقياس النويدات المشعة التي تنبعث منها فوتونات عالية الطاقة والتي يفترض أنها موزعة بشكل متجانس (متساوي) في الجسم.

يستطيع نظام عدّ مصمم بدقة الكشف عن مستويات معظم مصادر أشعة غاما (أكثر من 200 كيلو إلكترون فولت) عند مستويات أقل بكثير من تلك التي قد تُسبب آثارًا صحية ضارة على الإنسان. يبلغ حد الكشف النموذجي للسيزيوم المشع ( Cs-137 ) حوالي 40 بيكريل . أما الحد السنوي المسموح به للاستهلاك - أي الكمية التي تُعرّض الشخص لجرعة تعادل الحد المسموح به للعاملين، وهو 20 ملي سيفرت - فيبلغ حوالي 2,000,000 بيكريل. كما يُمكن لنظام العدّ الكشف بسهولة عن كمية البوتاسيوم المشع الموجود طبيعيًا في جسم الإنسان؛ إذ يقترب خطر الوفاة بسبب نقص البوتاسيوم من 100% عندما يقترب عدد البوتاسيوم في الجسم من الصفر.

يرجع السبب في حساسية هذه الأجهزة العالية إلى وضعها غالبًا في غرف عدّ ذات إشعاع خلفي منخفض. عادةً ما تكون هذه الغرفة صغيرة ذات جدران سميكة جدًا مصنوعة من الفولاذ ذي الإشعاع الخلفي المنخفض (حوالي 20  سم)، ومبطنة أحيانًا بطبقة رقيقة من الرصاص (حوالي 1  سم). يمكن لهذا التدريع أن يقلل بشكل كبير من الإشعاع الخلفي داخل الغرفة، مما يزيد من حساسية الأجهزة. ^{[ 6 ]}

يتكون كاشف الإشعاع نفسه عادةً من بلورة يوديد الصوديوم (NaI)، ^{[ 5 ]} مع إضافة كميات ضئيلة من الثاليوم لزيادة الحساسية. ^{[ 6 ]}

بحسب هندسة العد في النظام، قد يستغرق العد ما بين دقيقة واحدة و30 دقيقة. وتعتمد حساسية العداد على مدة العد؛ ففي نظام العد الأحادي، كلما طالت مدة العد، تحسّنت حدود الكشف . ويُعطى حد الكشف، الذي يُشار إليه غالبًا بالحد الأدنى للنشاط القابل للكشف (MDA)، بالصيغة التالية:

${\displaystyle MDA={\frac {2.707+4.65{\sqrt {N}}}{ET}}}$

...حيث N هو عدد مرات ظهور الخلفية في المنطقة محل الاهتمام؛ E هي كفاءة العد؛ و T هو وقت العد.

هذه الكمية تساوي تقريبًا ضعف حد القرار، وهو مقياس إحصائي آخر يُستخدم لتحديد وجود أي نشاط. ويمكن استخدام هذه الكمية كنقطة انطلاق لإجراء المزيد من التحليلات.

تُعدّ أجهزة عدّ ومراقبة الإشعاع لكامل الجسم أدوات تشخيصية شائعة الاستخدام في أماكن العمل التي يتعرض فيها العاملون لخطر مستويات عالية غير معتادة من الإشعاع. ^{[ 7 ]} وتُستخدم أجهزة مراقبة الإشعاع لكامل الجسم، التي تُثبّت في وضعية الوقوف، على نطاق واسع في محطات الطاقة النووية . ويكتسب عدّ الإشعاع لكامل الجسم أهمية خاصة بعد الحوادث، لتحديد كمية الإشعاع وتوزيعه داخل جسم الإنسان. كما يُمكن استخدامه كأحد مقاييس آثار الحوادث على مجموعات سكانية أكبر. فعلى سبيل المثال، استُخدم عدّ الإشعاع لكامل الجسم لتقييم تأثير التساقط الإشعاعي النووي على السكان المحليين بعد كارثة تشيرنوبيل عام 1986 ، ^{[ 10 ]} وبعد حادثة فوكوشيما النووية عام 2011، بدأت السلطات المحلية بإجراء عدّ الإشعاع لكامل الجسم لسكان محافظة فوكوشيما المجاورة لرصد تعرضهم المحلي للسيزيوم-134 والسيزيوم -137 . ^{[ 11 ]}

في عام 1950، طوّر ليونيداس د. مارينيلي عدادًا لكامل الجسم لأشعة غاما منخفضة المستوى، وطبّقه لقياس تعرض الأشخاص للإشعاع، بمن فيهم من حُقنوا بالراديوم في أوائل عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين، ومن تلوثوا نتيجة التعرض للتجارب النووية والانفجارات الذرية الأخرى ، ومن تعرضوا للإشعاع عرضيًا في الصناعة والطب. ^{[ 12 ] [ 13 ]} وقد مكّنت الطرق الحساسة لقياس الجرعات والتحليل الطيفي التي طورها مارينيلي من الحصول على إجمالي محتوى البوتاسيوم الطبيعي في جسم الإنسان، ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} كما استُخدمت عدادات الجسم الكاملة في البحوث الطبية حول نقص البوتاسيوم والروابط بين البوتاسيوم ووظيفة العضلات في حالات مثل ضمور العضلات . ^{[ 6 ]} استُخدم عداد مارينيلي لكامل الجسم لأول مرة في مستشفى بيلينغز التابع لجامعة شيكاغو عام 1952. ^{[ 20 ]} وفي مؤتمر العلوم الذرية الذي عُقد في جنيف عام 1955 ، شارك أكثر من 4000 شخص في عروض توضيحية لعداد الجسم الكامل الذي يمكن الدخول إليه. ^{[ 6 ]}

في خمسينيات وستينيات القرن العشرين، استخدم مارينيلي وكورت ليدن وعلماء آخرون عدادات لكامل الجسم للتحقق من مصدر المستويات العالية غير المتوقعة من الإشعاع النووي التي تم رصدها لدى أشخاص لم يتعرضوا لأي ملوثات معروفة. وقد كشف هذا في نهاية المطاف عن مصدر التلوث النووي: وهو التساقط الإشعاعي الناتج عن العديد من التجارب النووية التي أجريت منذ أربعينيات القرن العشرين. ^{[ 6 ]}

• تاريخ الطاقة النووية
• تاريخ الأسلحة النووية
• تحليل الجسيمات التصويرية
• التصوير الشعاعي

• الوسائط المتعلقة بعدادات الجسم الكامل على ويكيميديا ​​كومنز