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同位体は、原子核に異なる数の中性子を持つ同じ元素の原子です。人体に導入されると、放射線またはその他の手段によって検出されます。アイソトープは、洗練された機器と組み合わせて使用され、医療専門家に身体への強力な「窓」を提供し、病気の診断、生物学的プロセスの研究、生きている人の薬物の動きと代謝の調査を可能にします。
安定同位体と不安定同位体
同位体は安定または不安定です。不安定なものは放射線を放出し、安定したものは放出しません。たとえば、安定した炭素12原子は、地球上のすべての炭素の98.9％を占めています。まれな炭素14同位体は放射性であり、時間とともに変化するため、科学者はそれを使用して、時には古代の生物学的標本および材料の年齢を決定します。化学的に、安定した同位体と不安定な同位体はほぼ同じように作用し、医師は生物活性を追跡するために使用される薬物の安定な原子を放射性原子に置き換えることができます。質量分析計と呼ばれる装置で簡単に識別できる安定同位体は、放射能が望ましくないときに血液や組織の状態を調べるのに役立ちます。
栄養研究
安定同位体は、栄養科学者が体内のミネラルの動きを監視するのに役立ちます。たとえば、鉄の4つの安定同位体のうち、鉄56が自然に約92パーセントを占め、最もまれなのは0.3パーセントの鉄58です。科学者は被験者に鉄58を投与し、血液やその他の生体試料中のさまざまな鉄同位体の量を監視します。鉄58は鉄56よりも重いため、質量分析計で簡単に区別できます。初期のサンプルはより多くの鉄-56を示しますが、時間の経過とともに、鉄-58はさまざまな組織や物質にかなりの量で発見され、科学者は被験者の体が鉄を処理する方法を正確に測定できます。
PETスキャン
ポジトロン放出断層撮影法は、放射性同位体を使用して臓器および組織の3次元画像を生成します。フッ素-18などの同位体は、ガンマ放射線を放出します。これは、身体を通過して検出器に入るエネルギーの一種です。砂糖と組み合わせて患者に与えると、フッ素は、数学の問題に取り組んでいる人の脳の領域など、糖を活発に代謝している組織に移動します。 PETスキャンは、これらの身体部分を明確に詳細に示します。さまざまな代謝レベルを観察することにより、医師は腫瘍や認知症などの異常の明白な兆候を特定できます。
MPIスキャン
心筋灌流イメージングスキャンは、放射性同位体を使用して、PETスキャンと同様の方法で画像を生成しますが、心臓をリアルタイムで監視します。スタンフォード大学病院によると、この技術はテクネチウム99やタリウム201などの同位体を採用しています。これらの同位体は静脈に注入され、心臓への道を見つけます。特殊なカメラが放出されたガンマ線を検出し、安静時およびストレス状態で鼓動している心臓の画像を生成し、医師が臓器の健康状態を評価できるようにします。