ZASTOSOWANIE

PIERWIASTKÓW

PROMIENIOTWÓRCZY

CH W DIAGNOSTYCE I

TERAPII

Źródłami promieniowania beta i

gamma są promieniotwórcze

izotopy. Do często stosowanych

należą m.in. izotopy kobaltu, cezu,

irydu, złota, jodu oraz itru. Coraz

częściej stosowane są w terapii

także strumienie cząsteczek

naładowanych, przyspieszanych w

akceleratorach lub bardzo twarde

promieniowanie X uzyskiwane

dzięki przyspieszonym w

akceleratorze elektronom.



Najważniejszą dziedziną, w której podstawowe

znaczenie i bardzo szerokie zastosowanie mają

izotopy promieniotwórcze otrzymane sztucznie jest

medycyna nuklearna. W same medycynie

nuklearnej można wyodrębnić radiodiagnostykę,

zajmującą się diagnozą różnych schorzeń z

wykorzystaniem izotopów promieniotwórczych,

oraz radioterapię, wykorzystującą radioizotopy do

celów terapeutycznych. Zarówno w

radiodiagnostyce jak i w radioterapii stosuje się

radionuklidy otrzymane syntetycznie w specjalnych

reaktorach lub w akceleratorach. Bardzo często w

metodach diagnostycznych i leczniczych

wprowadza się bezpośrednio do organizmu

człowieka substancję promieniotwórczą.



Aby dany radioizotop mógł zostać

bezpiecznie wprowadzony do organizmu

człowieka musi spełnić wiele rygorystycznych

wymagań. Podstawowe z nich to:



łatwość wbudowywania się w badany lub leczony

organ z jednoczesnym zastępowaniem nuklidów

nieradioaktywnych,



zbliżone do nuklidów właściwości chemiczne do

nuklidów nieradioaktywnych,



niska szkodliwość dla organizmu emitowanego

promieniowania oraz łatwość jego detekcji,



odpowiednio długi czas półtrwania umożliwiający

podanie izotopu pacjentowi i zarejestrowanie

aktywności promieniotwórczej w tkankach, lecz na

tyle krótki, by po zabiegu szybko uległ rozkładowi

na nietoksyczne i niepromieniotwórcze nuklidy,



łatwość utylizacji.

RADIODIAGNOSTYKA

TECHNET



Jednym z podstawowych badań

wykorzystujących izotopy promieniotwórcze

(głównie technet-99 (99Tc)) jest

scyntygrafia. Badanie to wykorzystuje się w

diagnostyce mózgu, wątroby, nerek,

tarczycy. Polega ono na wprowadzeniu do

organizmu pacjenta odpowiedniego związku

chemicznego znakowanego technetem

(czasami też innym promieniotwórczym

izotopem), i rejestrowaniu sygnałów

pochodzących z emitującego promieniowanie

izotopu. Przy pomocy tej metody można

uzyskać obraz badanego narządu, ocenić

jego czynności (np. przepływ krwi, filtracja

moczu pierwotnego, przepływ żółci w

przewodach wątrobowych itp.)

POTAS, CEZ I WAPŃ



Do badań serca oraz dużych naczyń

krwionośnych wykorzystuje się głównie

Potas-42 i 43 (42K, 43K) oraz cez-129

(129Cs). Wykorzystywany jest tu fakt, iż

ilość pierwiastka promieniotwórczego

gromadzona w mięśniu sercowym jest

proporcjonalna do ilości przepływającej

krwi. Przy pomocy promieniotwórczych

izotopów potasu można również

diagnozować między innymi przepływ krwi

przez mięśnie lub nowotwory mózgu.



Nowotwory układu szkieletowego, jak i

dokładne miejsca złamania kości mogą

zostać uwidocznione z wykorzystaniem

izotopu wapnia-47 (47Ca).

CHLOR, ŻELAZO,

FLUOR,IND



Chrom-51 (51Cr), fosfor-32 (32P) i żelazo-59

(59Fe) wykorzystywane są przy badaniach krwi.

Radioizotop wstrzykuje się dożylnie, jest on

rozprowadzany wraz z krwią po całym ciele a po

kilku minutach bada się jego rozkład w organizmie.



Żelazo-52 (52Fe) wykorzystywane jest do badań

hematologicznych (między innymi do badań szpiku

kostnego).



Spośród izotopów mających szczególne znaczenie

w radiodiagnostyce należy wymienić jeszcze Ind-

111 (111In), który znalazł zastosowanie w

badaniach układu krążenia, płuc, płynu mózgowo -

rdzeniowego, oraz układu limfatycznego.



Fluor-18 (18F) używany do badań

scyntygraficznych szkieletu oraz w celu lokalizacji

nowotworów układu szkieletowego.

RAD

Promieniotwórczość znajduje zastosowanie w

medycynie, a dokładnie w onkologii.

Odkrycie promieniotwórczości wzbudziło

nadzieje na przezwyciężenie nieuleczalnych

chorób. Podarowanie w 1932 roku przez

Marię Skłodowską-Curie 1gramu radu

otworzyło nowe możliwości walki z

nowotworami. Zastosowanie radu w terapii

nowotworów polega na niszczeniu komórek

rakowych promieniowaniem alfa i gamma

wysyłanymi przez ten emiter. Obecnie rad

zastępowany juz jest innymi

izotopami,np.cezem-137,lub kobaltem-60

W Polsce rad stosowano do niszczenia

nowotworów od roku 1932. Terapia z

wykorzystaniem radu polega na

umieszczeniu związków tego pierwiastka

(głównie soli Ra2+) w postaci tzw. igieł

radowych w tkankach zaatakowanych przez

nowotwór. Rad, pozostawiony na pewien

czas, ulega promieniotwórczemu rozpadowi,

w wyniku którego wydziela się

promieniowanie niszczące komórki

nowotworowe. Obecnie rad wycofywany jest

z użycia i zastępowany bezpieczniejszymi

izotopami otrzymanymi syntetycznie.

RADIOTERAPIA

JOD

Do leczenia nadczynności tarczycy stosuje się

jod131,ktory jest wchłaniany przez ten gruczoł.

Promieniowanie emitowane przez jod niszczy część

tkanki tarczycy i zapobiega nadmiernej produkcji

hormonów. Takie zastosowanie radioizotopów, w

których promieniowanie niszczy chore tkanki należy

do działań terapeutycznych. Poza tym radioizotopy

są stosowane w diagnostyce, czyli służą do

wykrywania przyczyn choroby i lokalizacji guzów

nowotworowych. Komórki rakowe cechują się

szybkim wzrostem i w związku z tym intensywniej

pochłaniają różne substancje w porównaniu ze

zdrowymi komórkami.Dlatego wprowadzając do

organizmu związek chemiczny, zawierający izotop, i

rejestrując przez niego promieniowanie, można

wykryć gdzie umiejscowione są chore tkanki.

KOBALT



Izotop kobaltu-60 (60Co) wykorzystywany
jest do naświetlania komórek
nowotworowych. Duża wrażliwość komórek
nowotworowych na promieniowanie
jonizujące sprawia, iż metoda ta jest bardzo
skuteczna. Urządzenia wykorzystywane do
tego typu terapii nazywają się bombami
kobaltowymi. Sam proces polega na
naświetlaniu chorej tkanki wiązką promieni,
która pochodzi ze źródła umieszczonego w
pewnej odległości od naświetlanej, chorej
tkanki. W tego typu terapii stosowany jest
również izotop cezu-137 (137Cs).



Bomba kobaltowa to urządzenie do

napromieniowywania przedmiotów lub organizmów

żywych promieniami gamma (γ) emitowanymi przez

izotop kobaltu 60. Ze względu na dużą przenikliwość

promieniowania γ, aktywny kobalt jest otoczony grubą

osłoną biologiczną (warstwą ołowiu), w której znajdują się

kanały wyprowadzające na zewnątrz wiązkę

promieniowania. Bomba kobaltowa może też być

wyposażona w mechanizm umożliwiający zdalną

manipulację próbkami bez narażania otoczenia na

promieniowanie. Bomba kobaltowa jest stosowana w

lecznictwie do zwalczania chorób nowotworowych, w

defektoskopii, do sterylizacji żywności oraz w chemii

radiacyjnej do badań procesów fizykochemicznych

zachodzących podczas napromieniowywania

wysokoenergetycznymi kwantami γ prostych i złożonych

układów chemicznych

TOMOGRAFIA EMISJI

POZYTONOWEJ (PET)

Tomografia

Pozytonowa jest

rodzajem tomografii

komputerowej - techniką

obrazowania, w której

zamiast zewnętrznego

źródła promieniowania

rentgenowskiego lub

radioaktywnego

rejestruje się

promieniowanie

powstające podczas

anihilacji

pozytonów

(antyelektronów czyli

elektronów o dodatnim

ładunku).

Źródłem pozytonów jest podana

pacjentowi substancja
promieniotwórcza, ulegająca
rozpadowi beta plus. Substancja ta
zawiera krótko żyjące izotopy
promieniotwórcze, dzięki czemu
większość promieniowania powstaje
w trakcie badania, co ogranicza
powstawanie uszkodzeń tkanek
wywołanych promieniowaniem.

Zasada działania

Powstające w rozpadzie promieniotwórczym

pozytony, po przebyciu drogi kilku milimetrów,

zderzają się z elektronami zawartymi w tkankach

ciała, ulegając anihilacji. W wyniku anihilacji pary

elektron - pozyton powstają dwa kwanty

promieniowania elektromagnetycznego (fotony)

poruszające się w przeciwnych kierunkach (pod

kątem 180°) i posiadają energię o wartości 511 keV

każdy. Fotony te rejestrowane są jednocześnie przez

dwa z wielu detektorów ustawionych pod różnymi

kątami w stosunku do ciała pacjenta (najczęściej w

postaci pierścienia), w wyniku czego można określić

dokładne miejsce powstania pozytonów. Informacje

te rejestrowane w postaci cyfrowej na dysku

komputera, pozwalają na konstrukcję obrazów

będących przekrojami ciała pacjenta, analogicznych

do obrazów uzyskiwanych w tomografii NMR.



W badaniu PET wykorzystuje
się fakt, że określonym
zmianom chorobowym
towarzyszy podwyższony
metabolizm niektórych
związków chemicznych, np.
cukrów. Ponieważ energia w
organizmie uzyskiwana jest
głównie poprzez spalanie
cukrów, to w badaniach
wykorzystuje się
deoxyglukozę znakowaną
izotopem F-18. Najczęściej
stosowanym preparatem
jest F18-FDG.