ไอโซโทปเป็นอะตอมของธาตุเดียวกันซึ่งมีจำนวนนิวตรอนต่างกันในนิวเคลียส เมื่อนำเข้าสู่ร่างกายมนุษย์สามารถตรวจพบได้ด้วยรังสีหรือวิธีการอื่น ไอโซโทปที่ใช้ร่วมกับอุปกรณ์ที่ซับซ้อน ทำให้แพทย์มี "หน้าต่าง" อันทรงพลังเข้าสู่ร่างกาย ให้วินิจฉัยโรค ศึกษากระบวนการทางชีวภาพ ตรวจสอบการเคลื่อนไหวและการเผาผลาญของยาในสิ่งมีชีวิต คน.
ไอโซโทปที่เสถียรและไม่เสถียร
ไอโซโทปอาจมีความเสถียรหรือไม่เสถียร ตัวที่ไม่เสถียรปล่อยรังสีและตัวที่เสถียรไม่ปล่อย ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอน -12 ที่เสถียรนั้นคิดเป็น 98.9 เปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนทั้งหมดบนโลก เนื่องจากไอโซโทปคาร์บอน-14 ที่หายากกว่านั้นมีกัมมันตภาพรังสีและเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา นักวิทยาศาสตร์จึงใช้มันเพื่อกำหนดอายุของตัวอย่างและวัสดุทางชีววิทยาโบราณในบางครั้ง ไอโซโทปทางเคมี เสถียร และไม่เสถียรทำหน้าที่เหมือนกันมาก ทำให้แพทย์สามารถทดแทนอะตอมกัมมันตภาพรังสีเป็นอะตอมที่เสถียรในยาที่ใช้ในการติดตามกิจกรรมทางชีววิทยา ไอโซโทปที่เสถียรซึ่งระบุได้ง่ายด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่าแมสสเปกโตรมิเตอร์ ช่วยให้นักวิจัยระบุสภาวะในเลือดและเนื้อเยื่อเมื่อไม่ต้องการกัมมันตภาพรังสี
การวิจัยโภชนาการ
ไอโซโทปที่เสถียรช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ด้านโภชนาการติดตามการเคลื่อนไหวของแร่ธาตุทั่วร่างกาย ตัวอย่างเช่น ในสี่ไอโซโทปที่เสถียรสำหรับเหล็ก ธาตุเหล็ก-56 คิดเป็นประมาณร้อยละ 92 และธาตุเหล็กที่หายากที่สุดคือธาตุเหล็ก -58 ที่ 0.3 เปอร์เซ็นต์ นักวิทยาศาสตร์ให้ปริมาณธาตุเหล็ก-58 แก่ผู้ทดสอบ และติดตามปริมาณไอโซโทปเหล็กต่างๆ ในเลือดและตัวอย่างทางชีววิทยาอื่นๆ เนื่องจากธาตุเหล็ก-58 หนักกว่าเหล็ก-56 แมสสเปกโตรมิเตอร์จึงแยกความแตกต่างได้ง่าย ตัวอย่างแรกจะแสดงธาตุเหล็ก-56 มากขึ้น แต่เมื่อเวลาผ่านไป จะพบธาตุเหล็ก-58 ในปริมาณที่มีนัยสำคัญใน เนื้อเยื่อและสารต่างๆ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดร่างกายของอาสาสมัครได้อย่างแม่นยำ กระบวนการเหล็ก
PET Scans
Positron Emission Tomography สร้างภาพสามมิติของอวัยวะและเนื้อเยื่อผ่านการใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี ไอโซโทป เช่น ฟลูออรีน -18 ปล่อยรังสีแกมมา ซึ่งเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่ไหลผ่านร่างกายและเข้าสู่เครื่องตรวจจับ เมื่อรวมกับน้ำตาลและมอบให้ผู้ป่วย ฟลูออรีนจะย้ายไปยังเนื้อเยื่อที่มีการเผาผลาญน้ำตาลอย่างแข็งขัน เช่น พื้นที่ของสมองในบุคคลที่ทำงานเกี่ยวกับคณิตศาสตร์ การสแกน PET แสดงส่วนต่างๆ ของร่างกายเหล่านี้ในรายละเอียดที่ชัดเจน การสังเกตระดับการเผาผลาญที่แตกต่างกัน แพทย์สามารถระบุสัญญาณบอกเล่าของความผิดปกติ เช่น เนื้องอกและภาวะสมองเสื่อมได้
MPI Scans
การสแกนภาพ Myocardial Perfusion Imaging ใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเพื่อสร้างภาพในลักษณะที่คล้ายกับการสแกนด้วย PET แต่สำหรับการตรวจสอบหัวใจแบบเรียลไทม์ ตามที่โรงพยาบาลมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด เทคนิคนี้ใช้ไอโซโทป เช่น เทคนีเชียม-99 หรือแทลเลียม-201 ไอโซโทปเหล่านี้ถูกฉีดเข้าไปในเส้นเลือดและหาทางไปสู่หัวใจ กล้องเฉพาะทางจะหยิบรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาและสร้างภาพหัวใจที่กำลังเต้นภายใต้สภาวะการพักผ่อนและความเครียด ทำให้แพทย์สามารถประเมินสุขภาพของอวัยวะได้