Izotopy jsou atomy stejného prvku, které mají v jádrech různý počet neutronů; když jsou zavedeny do lidského těla, mohou být detekovány radiací nebo jinými prostředky. Izotopy, používané ve spojení se sofistikovaným vybavením, dávají zdravotníkům silné „okno“ do těla, což jim umožňuje diagnostikovat nemoci, studovat biologické procesy a zkoumat pohyb a metabolismus drog v životě lidé.
Stabilní a nestabilní izotopy
Izotopy mohou být stabilní nebo nestabilní; ty nestabilní vyzařují záření a ty stabilní ne. Například stabilní atom uhlíku 12 tvoří 98,9 procent veškerého uhlíku na Zemi; protože vzácnější izotop uhlíku 14 je radioaktivní a v průběhu času se mění, vědci jej používají k určení stáří někdy starověkých biologických vzorků a materiálů. Chemicky stabilní a nestabilní izotopy působí téměř stejně, což umožňuje lékařům nahradit radioaktivní atomy stabilními atomy v lécích používaných ke sledování biologických aktivit. Stabilní izotopy, snadno identifikovatelné pomocí zařízení zvaného hmotnostní spektrometr, pomáhají vědcům určit podmínky v krvi a tkáních, když není žádoucí radioaktivita.
Výzkum výživy
Stabilní izotopy pomáhají vědcům v oblasti výživy sledovat pohyb minerálů v těle. Například ze čtyř stabilních izotopů pro železo tvoří železo-56 přirozeně asi 92 procent a nejvzácnější je železo-58 s 0,3 procenty. Vědec dává testovanému subjektu dávky železa-58 a sleduje množství různých izotopů železa v krvi a dalších biologických vzorcích. Protože železo-58 je těžší než železo-56, snadno je rozlišuje hmotnostní spektrometr. Časné vzorky ukážou více železa-56, ale postupem času bude železo-58 nalezeno ve významných množstvích v roce různé tkáně a látky, což vědci umožňuje přesně měřit, jak tělo subjektu zpracovává železo.
PET skenování
Pozitronová emisní tomografie produkuje trojrozměrné obrazy orgánů a tkání pomocí radioaktivních izotopů. Izotopy, jako je fluor-18, vydávají gama záření - formu energie, která prochází tělem a do detektoru. Když je v kombinaci s cukrem podáván pacientovi, fluor migruje do tkání, které aktivně metabolizují cukr, například do oblastí mozku u osoby pracující s matematickými problémy. PET skeny ukazují tyto části těla v jasných detailech. Pozorováním různých úrovní metabolismu může lékař identifikovat sdělovací příznaky abnormalit, jako jsou nádory a demence.
MPI skenování
Skenování myokardiální perfúze využívá radioaktivní izotopy k produkci obrazů metodou podobnou PET skenování, ale ke sledování srdce v reálném čase. Podle Stanford University Hospital tato technika využívá izotopy, jako je technecium-99 nebo thallium-201. Tyto izotopy se vstřikují do žíly a nacházejí cestu do srdce. Specializovaná kamera snímá emitované gama paprsky a vytváří obraz tlukajícího srdce za klidových a stresových podmínek, což umožňuje lékaři vyhodnotit zdraví orgánu.