Cik izotopi ir svarīgi, pētot cilvēka ķermeni?

Izotopi ir tā paša elementa atomi, kuru kodolos ir atšķirīgs neitronu skaits; ievadot cilvēka ķermenī, tos var noteikt ar starojumu vai citiem līdzekļiem. Izotopi, ko lieto kopā ar izsmalcinātu aprīkojumu, dod medicīnas profesionāļiem spēcīgu "logu" ķermenī, ļaujot viņiem diagnosticēt slimības, pētīt bioloģiskos procesus un izpētīt narkotiku kustību un metabolismu dzīvojot cilvēki.

Izotopi var būt stabili vai nestabili; nestabili izstaro starojumu, bet stabilie - ne. Piemēram, stabils oglekļa-12 atoms veido 98,9 procentus no visa oglekļa uz Zemes; Tā kā retākais oglekļa-14 izotops ir radioaktīvs un laika gaitā mainās, zinātnieki to izmanto, lai noteiktu dažu seno bioloģisko paraugu un materiālu vecumu. Ķīmiski stabili un nestabili izotopi darbojas gandrīz vienādi, ļaujot ārstiem aizstāt radioaktīvos atomus ar stabiliem medikamentos, kurus izmanto bioloģisko aktivitāšu izsekošanai. Stabili izotopi, kurus viegli identificēt ar ierīci, ko sauc par masas spektrometru, palīdz pētniekiem noteikt asins un audu stāvokli, kad radioaktivitāte nav vēlama.

Stabili izotopi palīdz uztura zinātniekiem uzraudzīt minerālu kustību caur ķermeni. Piemēram, no četriem stabilajiem dzelzs izotopiem dzelzs-56 dabiski veido aptuveni 92 procentus, un visretāk ir dzelzs-58 ar 0,3 procentiem. Zinātnieks dod testa subjektam dzelzs-58 devas un uzrauga dažādu dzelzs izotopu daudzumu asinīs un citos bioloģiskajos paraugos. Tā kā dzelzs-58 ir smagāks par dzelzi-56, masas spektrometrs tos viegli atšķir. Pirmie paraugi parādīs vairāk dzelzs-56, bet laika gaitā dzelzs-58 tiks atrasts ievērojamā daudzumā dažādi audi un vielas, ļaujot zinātniekam precīzi izmērīt subjekta ķermeni apstrādā dzelzi.

Pozitronu emisijas tomogrāfija rada trīsdimensiju orgānu un audu attēlus, izmantojot radioaktīvos izotopus. Izotopi, piemēram, fluors-18, izdala gamma starojumu - enerģijas veidu, kas iet caur ķermeni detektorā. Apvienojot ar cukuru un dodot pacientam, fluors migrē uz tiem audiem, kas aktīvi metabolizē cukuru, piemēram, smadzeņu apgabalos cilvēkam, kurš strādā ar matemātikas problēmām. PET skenēšana skaidri un detalizēti parāda šīs ķermeņa daļas. Novērojot dažādus vielmaiņas līmeņus, ārsts var identificēt tādu noviržu kā audzēji un demence indikatorus.

Miokarda perfūzijas attēlveidošanas skenēšanā tiek izmantoti radioaktīvie izotopi, lai ražotu attēlus ar metodi, kas līdzīga PET skenēšanai, bet sirds uzraudzībai reāllaikā. Saskaņā ar Stenfordas universitātes slimnīcas sniegto informāciju tehnika izmanto tādus izotopus kā tehnēcijs-99 vai tallijs-201. Šie izotopi tiek injicēti vēnā un atrod ceļu uz sirdi. Specializēta kamera uztver izstarotos gamma starus un rada sirdsdarbības attēlu atpūtas un stresa apstākļos, ļaujot ārstam novērtēt orgāna veselību.