الأشعة فوق البنفسجية في الطب

بحث متقدم

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

الأشعة فوق البنفسجية في الطب

اشعه فوق بنفسجيه في طب

Ultraviolet rays in medicine - Rayons ultraviolets en médecine

الأشعة فوق البنفسجية في الطب

أيمن الكيال

استخدام الأشعة فوق البنفسجية في طب الجلد

استخدام الأشعة فوق البنفسجية في طب العيون

استخدام الأشعة فوق البنفسجية في المعالجة الكيميائية الضوئية

أضرار الأشعة فوق البنفسجية على الإنسان

الأشعة فوق البنفسجية هي نوع من أنواع الأمواج الكهرطيسية، وتقع ضمن المجال 100 - 400 نانومتر؛ بين الضوء المرئي والأشعة السينية، وتقسم إلى ثلاث حزم تبعاً لطول الموجة، وهي الحزمة UV -A التي تقع بين 315 إلى 400 نانومتر، وUV -B تمتد من 280 إلى 315 نانومتراً، وUV -C من 100 إلى 280 نانومتراً، وأحياناً تقسم الحزمة UV -C إلى حزمتين: الأولى تسمى UV -C، وتقع بين 200 إلى 280 نانومتراً، والثانية UV -vacuum تمتد بين 100 إلى 200 نانومتر، وتنتشر فقط في الخلاء.

يختلف تأثير الأشعة فوق البنفسجية في الإنسان باختلاف طولها الموجي. وبما أنها لا تستطيع الوصول إلى العمق في الأنسجة، لذا فإن العين والجلد هما العضوان الأكثر تأثراً بها، وقد استخدمت الأشعة فوق البنفسجية في العديد من التطبيقات العلاجية المرتبطة بهذين العضوين؛ إضافة إلى استخدامها في تطبيقات التطهير بسبب قدرتها على إبادة الجراثيم.

استخدام الأشعة فوق البنفسجية في طب الجلد

تستخدم مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التي تصدر حزمة ضيقة من UV -B، والحزمة UV -A في معالجة أمراض الجلد، حيث ينتج تأثيرها في الجلد بسبب إحداث تفاعلات كيميائية ضوئية في أنسجته.

من الأمراض الجلدية التي تتم معالجتها بوساطة هذه الأشعة مرض الصدفية psoriasis، الناجم عن تجديد طبقات الجلد أو خروج طبقة الخلايا القاعدية في الجلد إلى الطبقة العلوية في مدة أقل بكثير من المدة الطبيعية المحددة بـ 28 يوماً، ويبين الشكل (1 - أ) مرض الصدفية قبل المعالجة والشكل (1 - ب) بعد المعالجة باستخدام حزمة UV -B، حيث تسبب هذه الأشعة تثبيط جزء من هذه الخلايا وموته، وهذا يبطئ عملية التجديد، ويخفف من المرض.

الشكل (1): أ - مرض الصدفية قبل المعالجة بالأشعة، ب - مرض الصدفية بعد المعالجة بالأشعة،

ج - مرض البهاق قبل المعالجة بالأشعة، د - مرض البهاق بعد المعالجة بالأشعة،

كذلك تستخدم الحزمة نفسها في معالجة مرض البهاق vitiligo الناجم عن فقدان الصباغ الملوِّن للجلد من مناطق متفرقة من الجسم؛ من خلال تحريض إعادة توليد هذا الصباغ، فيعيد لون الجلد الطبيعي، ويبين الشكل (1 - ج) والشكل (1 - د) أعراض مرض البهاق ونتائج معالجته بالأشعة فوق البنفسجية، كما تستخدم أيضاً الحزم UV -A وUV -B في معالجة التهاب الجلد (الإكزيمة) atopic dermatitis (eczema).

أجهزة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية هي أساساً منابع تولِّد هذه الأشعة لتطبيقها على المنطقة ذات الآفة الجلدية من الجسم، وهي تأخذ أحد نمطين: النمط الأول هو حجرة تحوي مصابيح توليد الأشعة فوق البنفسجية، ذات أبعاد تتسع لدخول المريض إلى داخلها (الشكل 2 - أ)، والثاني هو الأجهزة الصغيرة الحجم المصممة للمعالجة الموضعية في مناطق محددة من الجسم كالأطراف (الشكل 2 - ب)، وغالباً ما تكون هذه الأجهزة مزودة بمؤقت زمني لتحديد عملية التعرض للأشعة وإيقافها بعد زمن معيّن، كما أن بعضها مزوّد بأجهزة لقياس الخرج الإشعاعي لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية ومراقبته عن طريق ضبط الجرعة المطلوبة للعلاج عن طريق معايرة كل من كثافة الأشعة وزمن التعرض.

الشكل (2): أجهزة معالجة آفات الجلد باستخدام الأشعة فوق البنفسجية: أ - الحجرة التي يدخل المريض إليها من أجل تطبيق الأشعة على كامل الجسم. ب - الجهاز المستخدم لمعالجة مناطق محددة من الجسم.

من الاستخدامات الأخرى للأشعة فوق البنفسجية في المعالجة الجلدية استخدامها في مجال طب التجميل بغية «تسمير» البشرة الذي يساعد على منح الجلد درجات مختلفة من الاسمرار.

يأخذ بعض هذه الأجهزة شكل حجرة يتمدد الشخص داخلها من أجل تطبيق الأشعة على كامل الجسم، ويستخدم فيها مصابيح تولد الأشعة فوق البنفسجية من الحزم UV -A و UV -B حيث تخترق هذه الحزم الجلد لتصل إلى طبقة الأدمة، وتحرض على توليد الميلانين الذي يكسب الجلد لوناً داكناً، وتحدث هذه الحالة بوصفها ردّ فعل دفاعي من قبل الجلد من أجل حماية الجسم من الأشعة فوق البنفسجية عبر امتصاصها من قبل الميلانين.

إن من فوائد التعرض لمستويات منخفضة من الأشعة فوق البنفسجية UV -B تحريض تكوين ڤيتامين7 - (dehydrocholesterol) D3 الذي يساهم على نحو غير مباشر في ضبط توازن الشوارد (إيونات) وخصوصاً شوارد الكلسيوم والفسفور واختزانها في العظام، كما يساهم في الوظائف العضلية العصبية.

الشكل (3) الحجرة المستخدمة في إكساب البشرة لون الاسمرار.

استخدام الأشعة فوق البنفسجية في طب العيون

توظف طاقة ليزر الأرغون - فلور argon -fluoride (ArFl) (أو الأكزيمر ليزر) (الشكل 4) في تصحيح مشاكل الإبصار من خلال استخدام أشعة بطول موجة 193 نانومتراً (من 157 إلى 351 نانومتراً) تمتص من قبل جزيئات البروتين في قرنية العين، وتسبب تفكك روابطها، وحديثاً تم العمل على الطول الموجي 213 نانومتراً لتوفير ميزات أكبر، أهمها إنقاص الضرر الذي تحدثه الأشعة على العدسة.

الشكل (4): جهاز الأكزيمر ليزر وأجزاؤه الأساسية.

يستخدم هذا الليزر في إعادة تشكيل تحدب السطح الخارجي للعين (إعادة تشكيل القرنية) بهدف تصحيح مشاكل الإبصار المتعلقة بسوء انكسار الضوء في العين. ولما كانت طاقة الفوتونات تمتص من قبل الطبقة السطحية؛ فإن الأنسجة العميقة تكون محمية من التلف. يبين الشكل (5) أوساط العين المختلفة، ويظهر عليه معدل امتصاص كل من هذه الأوساط للأطوال الموجية المختلفة. ومن الملاحظ أن الأشعة ذات الطول الموجي الأصغر من 280 نانومتراً تمتص كلياً في طبقة القرنية من دون أن تعبر إلى طبقات العين الداخلية، وكلما ازداد الطول الموجي (من 300 إلى 360 نانومتراً) ازدادت إمكانية عبور الأشعة إلى داخل العين؛ ومن ثَم تأثيرها في الطبقات الداخلية.

الشكل (5): معدل عبور الأشعة فوق البنفسجية ضمن أنسجة العين.

استخدام الأشعة فوق البنفسجية في المعالجة الكيميائية الضوئية

يعتمد مبدأ المعالجة الكميائية الضوئية خارج الجسم extracorporeal photochemotherapy (ECP)على استخراج الدم الوريدي من المريض، وعزل خلايا الدم البيضاء، ثم معالجتها كيميائياً بمادة ميتوكسي -سورالن 8 -mythoxypsoralen وتعريضها بعد ذلك للأشعة فوق البنفسجية من الحزمة UV -A، ثم يعاد حقنها في المريض (الشكل 6). وتكرر هذه العملية مرّة كل عدة أسابيع لمدة بضعة أشهر. ويعتقد أن هذه العملية تحفز الاستجابة المناعية لدى المريض تجاه الخلايا اللمفاوية الخبيثة malignant lymphocytes. وقد حققت هذه الطريقة نتائج واعدة في معالجة بعض أورام الغدد اللمفاوية.

الشكل (6):الجهاز المستخدم في المعالجة الدوائية الضوئية.

استخدام الأشعة فوق البنفسجية في التطهير والتعقيم

تستعمل الأشعة فوق البنفسجية في تطبيقات التطهير بسبب قدرتها على تثبيط نشاط الكائنات المجهرية (الجراثيم والفطور والڤيروسات) عن طريق تفكيك روابط جزيئات الدنا والرنا DNA & RNA عن طريق الكائنات المجهرية وتشكيل روابط جديدة مشوهة تسبب اختلال أداء الخلايا وموتها.

تسمى هذه الطريقة التشعيع فوق البنفسجي المبيد للجراثيم ultraviolet germicidal irradiation (UVGI)، وتقوم على استعمال الأشعة فوق البنفسجية بطول موجة 253.7 نانومتر من الحزمة UV -C في قتل الكائنات الحية المجهرية.

يعود السبب في استخدام هذا الطول الموجي إلى توسطه بين ثلاثة أطوال موجية هي 270 نانومتراً الأكثر امتصاصاً من قبل روابط الحموض النووية، و280 نانومتراً الأكثر امتصاصاً من قبل روابط البروتين، و240 نانومتراً الأكثر امتصاصاً من قبل روابط الببتيد.

تُصنَّف عملية التطهير بالأشعة إلى ثلاثة أنواع: الأول منها هو تطهير الهواء air disinfection، حيث يتم تطهير التيار الهوائي المتدفق ضمن مجاري التهوية المركزية بوساطة مصابيح أشعة مثبتة داخل هذه المجاري (الشكل 7 - أ)، فتقوم الأشعة بقتل الكائنات المجهرية المحمولة مع التيار الهوائي؛ مما يمكِّن من استخدامه في تهوية الغرف العقيمة.

كذلك يتم تطهير الهواء داخل الغرف باستخدام جهاز تطهير متنقل يتميز بإمكانية انتقاله من مكان إلى آخر داخل الغرف، وهو يحتوي على مروحة لسحب هواء الغرفة وإعادة ضخه بعد إمراره على مصابيح الأشعة لقتل الجراثيم ثم ترشيحه بمرشحات جزيئية خاصة (الشكل7 - ب).

الشكل (7):تطهير الهواء بالأشعة فوق البنفسجية: أ - ضمن مجاري التهوية، ب - جهاز نقّال لتطهير الهواء.

النوع الثاني هو المستخدم من أجل تطهير السطوح، مثل السطوح داخل الحمامات والمرشحات الهوائية وملفات التبريد (الشكل 8) داخل وحدات التهوية المركزية، وأحياناً يكون هذا النظام على شكل وحدة متنقلة ضمن الغرف.

الشكل (8): نظام تطهير ملفات التبريد في وحدات التهوية المركزية.

يندرج تحت هذا البند نظام تطهير أعلى الغرفة upper room disinfection ونظام تطهير أسفل الغرفة lower room disinfection، حيث يتم إصدار حزمة الأشعة في النظام الأول بشكل موازٍ للسقف وضمن المجال العلوي من الغرفة، أو عند مدخل الهواء أعلى الجدار بغية الحد من انتشار الكائنات المجهرية في جو الغرفة (الشكل 9 - أ). أما في نظام تطهير أسفل الغرفة (الشكل 9 - ب)، فتوضع مصابيح الأشعة على ارتفاع 1 - 2 قدم من الأرض، والهدف منها قتل الكائنات المجهرية الهابطة إلى الأسفل والمتراكمة على الأرض؛ ولاسيما الفطور في غرف العمليات الجراحية أو المخابر.

الشكل (9): أ - نظام تطهير أعلى الغرفة، ب - نظام تطهير أسفل الغرفة بالأشعة فوق البنفسجية.

يندرج أيضاً تحت هذا البند تطهير ساحة العمل الجراحي overhead surgical site disinfection، المخصص لتشعيع منطقة العمل الجراحي في غرف العمليات للحد من نمو الكائنات الممرضة في هذه المنطقة العقيمة.

النوع الثالث هو أنظمة تطهير الأدوات والمعدات equipments disinfection مثل الأدوات الجراحية والقماش والأدوات المستخدمة في مجال الصحة العامة وغيرها من خلال إدخالها في حجرة تحوي مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ومجهزة بمؤقتات زمنية تنفذ عملية التطهير.

أضرار الأشعة فوق البنفسجية على الإنسان

يجب الانتباه دائماً في أثناء التعامل مع الأشعة فوق البنفسجية إلى الأضرار التي يمكن أن تسببها على العين والجلد لمن يتعرض لها، وترتبط أضرارها بطول الموجة الذي يتم التعرض له والجرعة المتمثلة بكثافة الأشعة وزمن التعرض لها؛ فضلاً عن العضو الذي تعرض للأشعة. وعموماً لا ينصح بالتعرض المفرط للأشعة؛ لأنه قد يحول الفوائد الناجمة عنها إلى أضرار عديدة.

تتمثل هذه الأضرار باحمرار الجلد وتهيجه erythema التي تصل إلى ذروتها خلال 8 - 12ساعة من التعرض للأشعة؛ إضافة إلى درجات متفاوتة من حروق الجلد والطفح الجلدي والحكة، ومشاكل تصبغات جلدية، وشيخوخة الجلد المبكرة، وسرطان الجلد، حيث ينصح أطباء الجلد لذوي البشرة البيضاء دهنَ كريمات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية التي تتدرج في مستويات حجب الأشعة فوق البنفسجية من خلال عامل الحماية من الشمس sun protection factor (SPF) الذي يتدرج من 15 إلى 50 بحسب الشركة المنتجة وتعليمات البلد المنتج.

تتسبب الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية بين 300 إلى 360 نانومتراً في تهيج العين والتهابها؛ إضافة إلى عتامة عدسة العين (الساد)، لذا يتحتم على كل من يتعرض للأشعة فوق البنفسجية ارتداء عدسات تقوم بعكس نسبة من UV -A و UV -Bبحسب طول الموجة التي يتعرض لها الشخص (الشكل 10)، أما التي تستخدم في أثناء التعرض للشمس فقد اعتمدت بعض الدول نسبة عكس تصل إلى 100 % بنطاق طول موجي يصل إلى 400 نانومتر، في حين اعتمد الأوربيون نسبة قدرها 95 % بنطاق موجي يصل إلى 380 نانومتراً.

الشكل (10): عدسات مخصصة لعكس 100 % من الأشعة فوق البنفسجية وذات نطاق موجي يصل إلى 400 نانومتر.

مراجع للاستزادة:

- J. D. Bronzino, The Biomedical Engineering Handbook, Taylor & Francis Group, USA, 1402, 2006.

- General Guideline for UVGI Air and Surface Disinfection Systems, IUVA -G01A -, International Ultraviolet Association, Canada, 2005.

- W. Kowalski, Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook, Springer, 504, USA, 2009.

- J. Lindgren1, H. W. Gehrmann, G. W. Ferguson, J. E. Pinder, Measuring Effective Vitamin D3-Producing Ultraviolet B Radiation Using Solartech s Solarmeterr 6.4 Handheld, UVB Radiometer, Bull. Chicago Herp Soc. 43(4):57 -62, 2008.

- Opinion on Biological Effects of Ultraviolet Radiation Relevant To Health With Particular Reference To Sun Beds For Cosmetic Purposes, European Commission, Health & Consumer Protection Directorate -General, 2006.

- K. B. Thottam, Past, Present & Future of Corneal Refractive Surgery, ksos Journal, 2001.

* J. Webster, Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation, Wiley Interscience, USA, 2006.