Izotopai yra to paties elemento atomai, kurių branduoliuose yra skirtingas neutronų skaičius; patekę į žmogaus kūną, juos galima aptikti radiacija ar kitomis priemonėmis. Izotopai, naudojami kartu su modernia įranga, suteikia medicinos specialistams galingą „langą“ į kūną, leidžiant jiems diagnozuoti ligas, ištirti biologinius procesus ir ištirti vaistų judėjimą bei medžiagų apykaitą gyvenant žmonių.
Stabilūs ir nestabilūs izotopai
Izotopai gali būti stabilūs arba nestabilūs; nestabilūs spinduliuoja, o stabilūs - ne. Pavyzdžiui, stabilus anglies-12 atomas sudaro 98,9 proc. Visos Žemės anglies; Kadangi retesnis anglies-14 izotopas yra radioaktyvus ir laikui bėgant keičiasi, mokslininkai jį naudoja nustatydami kartais senovės biologinių pavyzdžių ir medžiagų amžių. Chemiškai stabilūs ir nestabilūs izotopai veikia beveik vienodai, todėl gydytojai gali pakeisti radioaktyviuosius atomus stabiliaisiais vaistais, naudojamais biologinei veiklai atsekti. Stabilūs izotopai, lengvai identifikuojami prietaisu, vadinamu masių spektrometru, padeda tyrėjams nustatyti kraujo ir audinių būklę, kai radioaktyvumas nėra pageidaujamas.
Mitybos tyrimai
Stabilūs izotopai padeda mitybos mokslininkams stebėti mineralų judėjimą kūnu. Pavyzdžiui, iš keturių stabilių geležies izotopų geležis-56 natūraliai sudaro apie 92 proc., O rečiausias yra geležis-58, kurio koncentracija yra 0,3 proc. Mokslininkas skiria tiriamajam geležies-58 dozes ir stebi skirtingų geležies izotopų kiekį kraujyje ir kituose biologiniuose mėginiuose. Kadangi geležis-58 yra sunkesnė už geležį-56, masės spektrometras juos lengvai išskiria. Ankstyvuose mėginiuose bus daugiau geležies-56, tačiau laikui bėgant geležies-58 bus rasta reikšmingų kiekių įvairių audinių ir medžiagų, leidžiančių mokslininkui tiksliai išmatuoti, kaip tiriamasis kūnas apdoroja geležį.
PET nuskaitymai
Positronų emisijos tomografija sukuria erdvinius organų ir audinių vaizdus, naudojant radioaktyviuosius izotopus. Izotopai, tokie kaip fluoras-18, skleidžia gama spinduliuotę - energijos formą, kuri praeina per kūną ir patenka į detektorių. Kartu su cukrumi ir duodamas pacientui, fluoras migruoja į tuos audinius, kurie aktyviai metabolizuoja cukrų, pavyzdžiui, galvos smegenų sritis, susijusias su matematikos problemomis. PET skenavimai aiškiai parodo šias kūno dalis. Stebėdamas skirtingus metabolizmo lygius, gydytojas gali nustatyti tokių anomalijų, kaip navikai ir demencija, signalinius signalus.
MPI nuskaitymas
Miokardo perfuzijos vaizdų nuskaitymas naudoja radioaktyviuosius izotopus, kad gautų vaizdus panašiu į PET nuskaitymo metodą, tačiau realiu laiku stebi širdį. Pasak Stanfordo universitetinės ligoninės, metodikoje naudojami izotopai, tokie kaip technecis-99 arba talis-201. Šie izotopai suleidžiami į veną ir patenka į širdį. Specializuota kamera paima skleidžiamus gama spindulius ir sukuria plakančios širdies vaizdą ramybės ir streso sąlygomis, o tai leidžia gydytojui įvertinti organo sveikatą.