ما هي أهمية النظائر في دراسة جسم الإنسان؟

النظائر هي ذرات من نفس العنصر لها أعداد مختلفة من النيوترونات في نواتها ؛ عند إدخالها إلى جسم الإنسان ، يمكن اكتشافها بالإشعاع أو بوسائل أخرى. تستخدم النظائر جنبًا إلى جنب مع المعدات المتطورة ، مما يمنح المهنيين الطبيين "نافذة" قوية على الجسم ، السماح لهم بتشخيص الأمراض ودراسة العمليات البيولوجية والتحقيق في حركة واستقلاب الأدوية في الحياة اشخاص.

قد تكون النظائر مستقرة أو غير مستقرة ؛ غير المستقرة تنبعث منها إشعاعات ، والأخرى المستقرة لا تصدر إشعاعات. على سبيل المثال ، تشكل ذرة الكربون 12 المستقرة 98.9 في المائة من كل الكربون الموجود على الأرض. نظرًا لأن نظير الكربون 14 الأكثر ندرة مشع ويتغير بمرور الوقت ، يستخدمه العلماء لتحديد عمر العينات والمواد البيولوجية القديمة في بعض الأحيان. تعمل النظائر المستقرة وغير المستقرة كيميائيًا بنفس الطريقة ، مما يسمح للأطباء باستبدال الذرات المشعة بالذرات المستقرة في العقاقير المستخدمة لتتبع الأنشطة البيولوجية. تساعد النظائر المستقرة ، التي يسهل التعرف عليها بجهاز يسمى مطياف الكتلة ، الباحثين على تحديد الظروف في الدم والأنسجة عندما يكون النشاط الإشعاعي غير مرغوب فيه.

تساعد النظائر المستقرة علماء التغذية على مراقبة حركة المعادن عبر الجسم. على سبيل المثال ، من بين النظائر الأربعة المستقرة للحديد ، يمثل الحديد -56 بشكل طبيعي حوالي 92 في المائة ، والأندر هو الحديد -58 بنسبة 0.3 في المائة. يقوم أحد العلماء بإعطاء موضوع الاختبار جرعات من الحديد -58 ويراقب كميات نظائر الحديد المختلفة في الدم والعينات البيولوجية الأخرى. نظرًا لأن الحديد -58 أثقل من الحديد -56 ، فإن مطياف الكتلة يميزها بسهولة. ستظهر العينات المبكرة المزيد من الحديد -56 ، ولكن بمرور الوقت ، سيتم العثور على الحديد -58 بكميات كبيرة في الأنسجة والمواد المختلفة ، مما يسمح للعالم أن يقيس بدقة كيف جسم الموضوع يعالج الحديد.

ينتج التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني صورًا ثلاثية الأبعاد للأعضاء والأنسجة من خلال استخدام النظائر المشعة. تطلق النظائر ، مثل الفلور -18 إشعاع جاما - وهو شكل من أشكال الطاقة التي تمر عبر الجسم إلى الكاشف. عند دمجه مع السكر وإعطائه للمريض ، ينتقل الفلور إلى تلك الأنسجة التي تقوم باستقلاب السكر بنشاط ، مثل مناطق الدماغ لدى الشخص الذي يعمل على حل المسائل الحسابية. تُظهر فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني أجزاء الجسم هذه بتفاصيل واضحة. من خلال مراقبة المستويات المختلفة لعملية التمثيل الغذائي ، يمكن للطبيب تحديد العلامات الدالة على وجود تشوهات مثل الأورام والخرف.

يستخدم فحص تصوير نضح عضلة القلب النظائر المشعة لإنتاج الصور بطريقة مشابهة لفحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، ولكن لمراقبة القلب في الوقت الفعلي. وفقًا لمستشفى جامعة ستانفورد ، تستخدم هذه التقنية نظائر مثل التكنيتيوم 99 أو الثاليوم 201. يتم حقن هذه النظائر في الوريد وتجد طريقها إلى القلب. تلتقط كاميرا متخصصة أشعة جاما المنبعثة وتنتج صورة للقلب النابض تحت ظروف الراحة والضغط ، مما يتيح للطبيب تقييم صحة العضو.