استفاده از گاز هلیوم در کاربردهای پزشکی

گازهای نجیب همیشه یک معما بوده اند. آن ها در اواخر تاریخ شیمی و در مقادیر کمی در جو زمین کشف شدند و در دسته واکنش ناپذیرترین عناصر شناخته شده قرار می گیرند. این گازها که شامل هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون می شود، کاربردهای متنوع و رو به گسترشی به ویژه در پزشکی پیدا کرده اند. از بین این گازها، هلیوم و زنون بیشترین میزان استفاده را در زمینه بیهوشی و تخصص های مرتبط دارند. در این مقاله تلاش می شود تا ضمن آشنایی بیشتر با هلیوم، مصرف گاز هلیوم در حوزه پزشکی نیز بررسی گردد.

معرفی هلیوم

هلیوم، از واژه یونانی Helios به معنی خورشید گرفته شده است. در سال 1895، شیمیدان انگلیسی ویلیام رمزی اولین فردی بود که هلیوم را با انجام عملیاتی روی ماده معدنی کلویت با استفاده از اسیدهای معدنی استخراج کرد. در جنگ جهانی اول، این گاز برای پر کردن و بالا بردن بالون ها استفاده می شد. بی اثر بودن و واکنش ناپذیری آن را می توان با حداکثر تعداد الکترون های ظرفیت در پوسته بیرونی توضیح داد.

کاربردهای پزشکی هلیوم

گاز هلیوم در دمای اتاق و فشار غیر سمی است و از نظر فیزیولوژیکی تقریباً بی اثر است. این گاز برای دستگاه تنفسی تحریک کننده نیست اما قادر است کیفیت صدا را در گفتار تغییر دهد.  هلیوم کاربردهای بالینی متنوعی دارد که از یک یا چند ویژگی منحصر به فرد مثل نقطه جوش، چگالی و حلالیت کم، هدایت حرارتی بالا و بی اثر بودن آن استفاده می کند.

هلیوکس تراپی برای انسداد تنفسی

از خواص هلیوم برای مشکلات مربوط به انسداد راه های تنفسی استفاده کرد. Heliox یک نام تجاری است و به گازهایی گفته می شود که حاوی ترکیباتی از اکسیژن و هلیوم هستند. چگالی هلیوم یک هشتم اکسیژن است و مخلوط هلیوکس موجود در کلینیک های درمانی سه برابر چگالی کمتری نسبت به هوا دارد. این کاهش چگالی گاز موجب می شود که بازده تنفس افزایش پیدا کند و کار تنفس را برای بیمار راحت تر می کند. در حال حاضر، دو محصول تجاری Heliox 21 (شامل 21 درصد اکسیژن و 79 درصد هلیوم) و Heliox 28  موجود است.

استفاده از هلیوم در تصویربرداری رزونانس مغناطیسی MRI))

از هلیوم به عنوان فوق خنک کننده برای آهنرباهای الکتریکی مورد استفاده در اسکنرهای MRI استفاده می شود. این آهنرباها برای حفظ حالت ابررسانایی خود، باید در شرایط سرمای شدید نگهداری شوند. سیم پیچ های آن ها در داخل یک دستگاه دو جداره قرار دارد که در هلیوم مایع غوطه ور شده است.

استفاده از هلیوم در آزمایش عملکرد ریه

اکثرا حجم های ایستای ریه را می توان با اسپیرومتری ساده اندازه گیری کرد. این کار بیشتر با استفاده از اسپیرومتر بندیکت روث انجام می شود. با این حال، کل ظرفیت ریه و ظرفیت عملکردی باقی مانده را نمی توان با این روش اندازه گیری کرد. این موارد را می توان با استفاده از روش رقیق سازی هلیوم به دست آورد. برای این کار، فرد به یک اسپیرومتر حاوی غلظت مشخصی از هلیوم متصل می شود.

تزریق هلیوم برای لاپاراسکوپی

دی اکسید کربن از دهه 1960 برای لاپاراسکوپی مورد استفاده گسترده قرار گرفته است. این گاز، ارزان، غیر قابل احتراق و بی رنگ است و از اینرو به عنوان عامل بسیار مناسبی شناخته می شود. در پایان توسط ریه ها دفع می شود، بسیار محلول در آب است و خطر ابتلا به آمبولی را کاهش می دهد. اما از طرف دیگر ممکن است مشکلاتی نیز ایجاد کند. برای مثال، CO2 به آسانی از طریق غشای صفاقی جذب می شود و ممکن است باعث افزایش درد داخل شکم، التهاب موضعی و افزایش احتمال گسترش تومور در سراسر صفاق شود. هلیوم می تواند به عنوان یک عامل جایگزین بدون مضرات متابولیکی ذاتی دی اکسید کربن استفاده شود. هلیوم از نظر فیزیولوژیکی بی اثر است و بنابراین باعث آسیب به غشای صفاقی نمی شود. سایر اثرات جذب CO2 مانند افزایش فشار داخل جمجمه نیز هنگام استفاده از هلیوم کاهش می یابد.

فناوری پلاسمای هلیوم و آرگون در جراحی

از انعقاد کننده پلاسما برای انعقاد حرارتی بافت ها استفاده می شود. این دستگاه یک دستگاه انعقاد الکتریکی غیر تماسی است که یک جریان تک قطبی با فرکانس بالا با استفاده از هلیوم یونیزه یا گاز آرگون (پلاسما) ایجاد می کند. جریان جت گاز، خونریزی و سایر مایعات را از میدان جراحی خارج می کند. انعقاد پلاسما کاربردهای متعددی در جراحی شکم و لاپاراسکوپی، برونکوسکوپی مداخله ای و جراحی گوش، بینی و گلو پیدا کرده است.

تشخیص نشت هلیوم

هلیوم در شناسایی و ردیابی نشتی های کوچک خط لوله در بیمارستان ها استفاده می شود. می توان گاز کمی حاوی هلیوم را وارد سیستم کرد و اجازه توزیع در تمام مسیرهای احتمالی نشت را داد. سپس می توان با استفاده از طیف سنجی جرمی، منبع نشت را تعیین کرد. همچنین می تواند در بررسی آمپول ها و ظروف تزریقی، شامل سیستم سرنگ و کارتریج استفاده شود.

لیزر هلیوم

LASER  یک منبع نوری است که فوتون ها را در یک پرتو منسجم ساطع می کند. نور لیزر معمولاً تقریباً تک رنگ (متشکل از یک طول موج واحد)، کولیم (موازی) و غیر واگرا است. انرژی نور لیزری که تحویل داده می شود، تأثیر بر بافت ها و در نتیجه کاربردهای درمانی را تعیین می کند. لیزر گازی شامل یک جریان الکتریکی است که از طریق یک گاز برای تولید فوتون های نور استفاده می کند. تقریباً از همه گازهای بی اثر مثل هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون و زنون می توان برای ایجاد لیزر گازی استفاده کرد.

منبع: associationofanaesthetists-publications.onlinelibrary.wiley