کاربرد هلیوم در پزشکی | شرکت سپهر گاز کاویان: 02146835980 – 02146837072 – 09022734708
هلیوم دومین عنصر سبک جهان است و همین ویژگی سبب می‌شود در تنفس، جریان، انتقال و فرآیندهای سرمایشی نقش ویژه‌ای داشته باشد. در پزشکی، شناخت دقیق رفتار فیزیکی گازها اهمیت زیادی دارد، زیرا کوچک‌ترین تغییر در چگالی، هدایت حرارتی یا قابلیت جریان‌پذیری آن‌ها می‌تواند بر ایمنی بیمار و دقت تجهیزات اثر بگذارد.
هلیوم به دلیل چگالی حدود یک‌هفتم چگالی هوا، پایداری بالا و عدم واکنش با بدن انسان، امکان استفاده در سیستم‌هایی را فراهم می‌کند که گازهای دیگر قادر به تأمین آن نیستند. علاوه بر این، تحمل بسیار بالا در برابر دماهای پایین باعث شده که هلیوم به مهم‌ترین گاز برای ایجاد دماهای کرایوژنیک تبدیل شود؛ دماهایی که در پزشکی مدرن نقشی اساسی دارند.
خواص فیزیکی و شیمیایی هلیوم
هلیوم، به عنوان دومین عنصر فراوان در جهان، خواص منحصر به فردی دارد که آن را برای کاربردهای متنوعی ارزشمند کرده است. در زیر، جدولی از مهم‌ترین خواص فیزیکی و شیمیایی این عنصر ارائه شده است:
| ویژگی | مقدار تقریبی | واحد |
| عدد اتمی | 2 | – |
| جرم اتمی | 4.002602 | U |
| نقطه ذوب | 0.95 K (-272.2 °C) | K |
| نقطه جوش | 4.22 K (-268.93 °C) | K |
| چگالی(در شرایط استاندارد) | 0.1785 گرم بر لیتر | g/L |
| حالت فیزیکی در دمای اتاق | گاز | – |
| رنگ | بی رنگ | – |
| بو | بی بو | – |
| مزه | بی مزه | – |
| سمیت | غیرسمی | – |
| واکنش پذیری | بسیار کم (گاز نجیب) | – |
| هدایت الکتریکی | بسیار کم | – |
| هدایت گرمایی | بالا | W/(m·K) |
| حلالیت در آب | بسیار کم | g/L |
چرا هلیوم در پزشکی اهمیت دارد؟
- چگالی کم: این ویژگی باعث می‌شود که هلیوم راحت‌تر از هوا در مجاری تنفسی حرکت کند و در نتیجه، تنفس برای بیمارانی که مشکلات تنفسی دارند آسان‌تر شود.
- هدایت حرارتی بالا: هلیوم به عنوان یک رسانای حرارتی خوب، در خنک‌سازی آهن‌رباهای ابررسانا در دستگاه‌های MRI استفاده می‌شود.
- انحلال‌پذیری پایین: این ویژگی باعث می‌شود که هلیوم کمتر در خون حل شود و در نتیجه، خطر ایجاد حباب‌های گازی در خون (که می‌تواند منجر به بیماری‌های خطرناک شود) کاهش یابد.
کاربردهای هلیوم در پزشکی
1. استفاده حیاتی هلیوم در دستگاه MRI؛ قلب تصویربرداری پیشرفته
مهم‌ترین کاربرد هلیوم در پزشکی، استفاده در سیستم‌های خنک‌کاری ابررساناهای دستگاه MRI است. سیم‌پیچ‌های ابررسانا در MRI باید در دمایی حدود منفی ۲۶۹ درجه سانتی‌گراد (۴ کلوین) نگه داشته شوند. در این دما، مقاومت الکتریکی به صفر می‌رسد و امکان ایجاد میدان مغناطیسی قدرتمند و پایدار فراهم می‌شود.
ویژگی‌های هلیوم در خنک‌کاری MRI:
تنها گازی که می‌تواند به دمای ۴ کلوین برسد
رسانایی حرارتی بالا و انتقال سریع انرژی
امکان نگهداری طولانی در تانک‌های کرایوجنیک
عدم تبخیر انفجاری در زمان افزایش دما (در صورت مدیریت صحیح)
بدون هلیوم، عملاً تولید تصاویر MRI با کیفیت بالا امکان‌پذیر نیست. هر دستگاه MRI سالانه بین ۷۰۰ تا ۱۵۰۰ لیتر هلیوم مایع مصرف می‌کند و تأمین پایدار آن برای بیمارستان‌ها اهمیت بسیار بالایی دارد.
2. تنفس مخلوط هلیوم-اکسیژن؛ راهکاری پزشکی برای نجات بیماران
مخلوط He/O₂ یکی از مهم‌ترین گازهای درمانی است که برای بیماران مبتلا به مشکلات تنفسی شدید تجویز می‌شود. چگالی پایین هلیوم باعث می‌شود مقاومت جریان هوا در مجاری تنفسی به کمترین حد برسد.
مزایای مخلوط تنفسی هلیوم-اکسیژن (Heliox):
کاهش فشار تنفس در بیماران با انسداد ریه
افزایش راندمان انتقال اکسیژن
کاهش کار عضلات تنفسی
مناسب برای بیماران دارای تنگی نای، بحران آسم، COPD و برونشیولیت
افزایش سرعت بهبود بیماران در ICU
در شرایطی که بیمار توانایی تنفس کافی ندارد، استفاده از هلیوم-اکسیژن باعث می‌شود اکسیژن‌رسانی با کمترین انرژی صورت گیرد و بیمار دچار خستگی تنفسی نشود. به همین دلیل Heliox در پروتکل‌های اورژانسی و بخش‌های مراقبت ویژه اهمیت بالایی دارد.
3. کاربرد هلیوم در دستگاه‌های اندوسکوپی و جراحی کم‌تهاجمی
هلیوم همچنین در تجهیزات اندوسکوپی، کولونوسکوپی و جراحی‌های لیزری کاربرد دارد. استفاده از هلیوم در این سیستم‌ها به دلیل ایمنی بسیار بالا و عدم ایجاد واکنش شیمیایی با بافت‌های بدن است.
دلایل استفاده از هلیوم در جراحی‌ها:
کاهش احتمال انفجار هنگام استفاده از لیزر
عدم واکنش با تجهیزات الکترونیکی
جریان آرام و کنترل‌پذیر در مجاری باریک
ایجاد میدان دید بهتر برای جراح
این ویژگی‌ها باعث شده هلیوم در جراحی‌های حساس مانند جراحی چشم، جراحی مغز و سیستم تنفسی جایگاه ویژه‌ای پیدا کند.
4. نقش هلیوم در انتقال حرارت و سیستم‌های سرمایشی بیمارستانی
هلیوم به‌عنوان بالاترین رسانای حرارتی بین تمام گازها شناخته می‌شود. این ویژگی باعث شده در تجهیزات حساسی مانند:
دستگاه‌های آزمایشگاهی
پمپ‌های وکیوم
کولرهای کرایوجنیک
رگولاتورهای فشار دقیق
مورد استفاده قرار گیرد.
در دستگاه‌هایی که کوچک‌ترین تغییر دما باعث اختلال در اندازه‌گیری می‌شود، استفاده از هلیوم ضروری است. هلیوم انرژی حرارتی را سریع‌تر از هر گاز دیگری منتقل می‌کند و برای کنترل دما در فرآیندهای پزشکی ایده‌آل است.
5. کاربرد هلیوم در پزشکی هسته‌ای و کروماتوگرافی گازی آزمایشگاهی
در آزمایشگاه‌های مرتبط با پزشکی، هلیوم به‌عنوان گاز حامل (Carrier Gas) در کروماتوگرافی گازی (GC) استفاده می‌شود. دلیل آن، خلوص بالا، عدم واکنش با نمونه و سرعت مناسب انتقال است.
در پزشکی هسته‌ای نیز هلیوم در سیستم‌های خنک‌کننده و انتقال گاز رادیواکتیو کاربرد دارد، زیرا هیچ‌گونه واکنش ناخواسته ایجاد نمی‌کند و کنترل ایمن فرآیند را ممکن می‌سازد.
6. استفاده از هلیوم در تهویه و فشاردهی در اتاق‌های عمل
هلیوم در برخی تجهیزات تهویه دقیق مورد استفاده در اتاق عمل نیز وجود دارد. دلیل اهمیت آن:
تراکم پایین و جریان نرم
عدم ایجاد آلودگی شیمیایی
رفتار پایدار در دماهای مختلف
عدم اشتعال‌پذیری
در محیط‌هایی مانند اتاق عمل که کوچک‌ترین خطا می‌تواند خطرآفرین باشد، استفاده از گازی کاملاً خنثی مانند هلیوم اهمیت زیادی دارد.
7. نقش هلیوم در تست نشتی تجهیزات پزشکی
یکی از کاربردهای کمتر شناخته‌شده هلیوم، استفاده در تست نشتی (Leak Detection) دستگاه‌های پزشکی است. به دلیل اندازه مولکولی کوچک، هلیوم از هر منافذ ریز عبور کرده و کوچک‌ترین نشتی‌ها را نمایان می‌کند.
این روش برای تجهیزات زیر انجام می‌شود:
سیستم‌های تنفسی
تجهیزات بیهوشی
سیستم‌های فشار بالا
تانک‌های کرایوجنیک
دستگاه‌های تصویربرداری
استفاده از هلیوم، ایمنی تجهیزات پزشکی را تضمین می‌کند و از خطرات احتمالی جلوگیری می‌نماید.
8. هلیوم و پزشکی فضایی؛ نقش گاز He در فشاردهی و تنفس فضانوردان
در پزشکی فضایی و پروازهای ارتفاع بالا، هلیوم در ترکیب گازهای تنفسی به جای نیتروژن استفاده می‌شود. این کار باعث جلوگیری از بیماری‌های فشار و کاهش خطرات ناشی از تغییرات ناگهانی ارتفاع می‌شود.
ویژگی‌های هلیوم مانند انتشار سریع و کاهش مقاومت تنفسی، آن را برای استفاده در محفظه‌های فشار و تجهیزات حمایتی فضانوردان ایده‌آل کرده است.
مزایای استفاده از هلیوم در پزشکی
کاهش کار تنفسی: هلیوم با کاهش مقاومت راه‌های هوایی، کار تنفس را برای بیماران آسان‌تر می‌کند.
بهبود اکسیژن‌رسانی: هلیوم به بهبود جریان هوا و در نتیجه افزایش اکسیژن‌رسانی به بافت‌ها کمک می‌کند.
اثرات محافظتی بر بافت‌ها: هلیوم می‌تواند از بافت‌های مختلف بدن در برابر آسیب محافظت کند.
کاهش خطر عوارض: هلیوم گازی بی‌اثر و بی‌خطر است و عوارض جانبی کمی دارد و به طور کلی برای بیماران ایمن است.
آینده هلیوم در پزشکی
با توجه به خواص منحصر به فرد هلیوم و پیشرفت‌های روزافزون در زمینه پزشکی، انتظار می‌رود که کاربردهای این گاز در آینده گسترش بیشتری یابد. تحقیقات در حال انجام بر روی استفاده از هلیوم در درمان بیماری‌های مختلفی مانند مانند بیماری‌های عصبی، سرطان و بیماری‌های قلبی است.
نکته مهم: هلیوم یک منبع محدود است و استفاده بی‌رویه از آن می‌تواند به کمبود این گاز در آینده منجر شود. بنابراین، استفاده بهینه و مدیریت صحیح منابع هلیوم در حوزه پزشکی بسیار مهم است.
جهت خرید گاز هلیوم، آزمون و اندازه گیری گاز هلیوم، شارژ سیلندر یا کپسول helium و سایر گازها، با کارشناسان شرکت سپهر گاز کاویان – دارنده گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد – تماس حاصل فرمایید: 02146835980، 02146837072 و 09022734708
بدون دیدگاه