nauki ścisłe
Autor: Mirosław Dworniczak | dodano: 2020-01-27
Izotopy promieniotwórcze w medycynie

Fot. Mark_Kostich/Shutterstock.com

Gdy w 1896 r. Henri Becquerel dość przypadkowo odkrył zjawisko promieniotwórczości, potraktował je jako problem stricte naukowy. Prawdopodobnie nawet nie podejrzewał, że już za kilkadziesiąt lat stanie się ono potężnym narzędziem wspomagającym lekarzy w diagnostyce i leczeniu.

Historycznie rzecz biorąc, pierwszym radioizotopem użytym w medycynie był rad, odkryty przez małżeństwo Curie. Już kilka lat po jego wyizolowaniu pracujący na Johns Hopkins University ginekolog Howard Atwood Kelly zastosował ten pierwiastek w leczeniu pewnych rodzajów nowotworów narządów rodnych. Niestety, rad jest silnie radioaktywny i do tego emituje bardzo niebezpieczne promienie alfa, tak więc dość szybko stwierdzono, że korzyść z jego stosowania jest o wiele mniejsza niż szkody przez niego wywoływane. Na szczęście medycyna już od dawna dysponuje wieloma rozmaitymi izotopami promieniotwórczymi, które są szeroko stosowane zarówno w diagnostyce, jak też terapii.

Promieniotwórcze izotopy jodu

Powszechnie wiadomo, że jod jest kluczowym pierwiastkiem związanym z tarczycą – gruczołem wydzielania wewnętrznego. Wchodzi w skład dwóch najważniejszych hormonów produkowanych przez tarczycę – trijodotyroniny (T3) oraz tyroksyny (T4). Do tego, aby hormony były produkowane w odpowiedniej ilości, do organizmu wraz z pożywieniem musi trafiać niezbędna dawka jodu. W naturze występuje tylko jeden trwały izotop tego pierwiastka – jod-127. Pozostałe cztery są promieniotwórcze. I właśnie te izotopy jodu powszechnie stosuje się w diagnostyce i leczeniu tarczycy.

Jod-123 (czas półtrwania 13 godz.) jest stosowany w scyntygrafii. Ta metoda diagnostyczna polega na wprowadzeniu do organizmu odpowiednich radiofarmaceutyków (znakowane izotopami promieniotwórczymi preparaty medyczne), które gromadzą się w konkretnych narządach. Następnie wykonuje się obrazowanie, w tym przypadku za pomocą gammakamery, która rejestruje promieniowanie emitowane przez dany narząd. Informacja ta jest następnie przetwarzana przez odpowiednie programy, pozwalające na szczegółową wizualizację miejsc zmienionych chorobowo. Izotop zostaje potem w naturalny sposób wydalony z organizmu, głównie z moczem, ale częściowo też z potem. Promieniowanie emitowane przez jod-123 jest nieszkodliwe dla tarczycy.

Kolejny izotop, jod-124, o czasie ­ półtrwania ok. 4 dni, emituje pozytony (elektrony dodatnie), a więc może być używany w technice pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), która daje znacznie dokładniejszy obraz diagnostyczny niż scyntygrafia. Jod-125 ma dość długi czas półtrwania, wynoszący 60 dni. Obecnie nie stosuje się go raczej w terapii, choć kiedyś był używany m.in. do leczenia raka prostaty metodą brachyterapii, czyli przez umieszczanie izotopu bezpośrednio w okolicy guza. Izotop ten okazał się także użyteczny w znakowaniu antygenów i przeciwciał stosowanych w metodach radioimmunologicznych.

Jednym z najczęściej stosowanych izotopów jest jod-131 o czasie półtrwania ok. 8 dni. Używa się go zarówno do celów diagnostycznych, jak i terapeutycznych. 90% emitowanego promieniowania to promienie beta, pozostałe 10% przypada na promienie gamma. Po raz pierwszy zastosowano go w 1948 r. do leczenia przerzutów raka tarczycy. Terapia jodem promieniotwórczym ma na celu zniszczenie resztek tarczycy pozostałych po leczeniu operacyjnym oraz sterylizację przerzutów. Wykorzystuje się go także do leczenia paliatywnego, gdy uwarunkowania medyczne nie pozwalają na operację. W tym przypadku zaobserwowano często zmniejszenie guzów, spowolnienie rozwoju nowotworu oraz złagodzenie bólu.

Kobalt-60

Może to się wydawać dość zaskakujące, ale stosowana do radioterapii przez kilka dziesięcioleci bomba kobaltowa jest w pewnym sensie efektem ubocznym prac nad bombą jądrową. To właśnie w ramach projektu „Manhattan” Enrico Fermi stworzył pierwszy działający reaktor atomowy, który jest niezbędny do uzyskania promieniotwórczego izotopu kobaltu-60. Wynika to z faktu, że izotop ten nie występuje naturalnie w przyrodzie. Otrzymuje się go poprzez napromieniowanie neutronami naturalnego kobaltu-59 w reaktorze jądrowym. Powstający izotop ma czas półtrwania ok. 5 lat i emituje silne promieniowanie gamma. Ze względu na olbrzymią aktywność próbkę kobaltu-60 przechowuje się w grubej osłonie ołowianej wyposażonej w zamykane kanaliki, przez które promienie gamma mogą się wydostawać. Terapię kobaltem zaczęto stosować w latach 50. w Kanadzie – pierwszym szpitalem, w którym przeprowadzono ten zabieg, był Victoria Hospital w miejscowości London (prowincja Ontario). Tego typu radioterapię coraz częściej zastępuje się teraz akceleratorami liniowymi, które emitują podobne promieniowanie, ale nie generują niebezpiecznych odpadów promieniotwórczych. (Akcelerator liniowy to urządzenie przyśpieszające cząstki naładowane przy pomocy pola elektrycznego. Poruszają się one w linii prostej, podczas gdy w cyklotronie ruch odbywa się po spirali).

 

 

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 02/2020 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
03/2020
02/2020
Kalendarium
Luty
25
W 1972 r. radziecka sonda Łuna 20 po pobraniu 55 gramów gruntu księżycowego powróciła na Ziemię
Warto przeczytać
Raz na zawsze pozbądź się strachu przed matematyką. "Sposób na matmę" to sposób na lepsze stopnie! Czy matematyka spędza ci sen z powiek? Mnożenie, dzielenie, ułamki? Czy myśl o następnej klasówce z matmy przeraża cię bardziej niż upiorny klaun? Weź głęboki oddech… "Sposób na matmę" zaraz ci pomoże!

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Mirosław Dworniczak | dodano: 2020-01-27
Izotopy promieniotwórcze w medycynie

Fot. Mark_Kostich/Shutterstock.com

Gdy w 1896 r. Henri Becquerel dość przypadkowo odkrył zjawisko promieniotwórczości, potraktował je jako problem stricte naukowy. Prawdopodobnie nawet nie podejrzewał, że już za kilkadziesiąt lat stanie się ono potężnym narzędziem wspomagającym lekarzy w diagnostyce i leczeniu.

Historycznie rzecz biorąc, pierwszym radioizotopem użytym w medycynie był rad, odkryty przez małżeństwo Curie. Już kilka lat po jego wyizolowaniu pracujący na Johns Hopkins University ginekolog Howard Atwood Kelly zastosował ten pierwiastek w leczeniu pewnych rodzajów nowotworów narządów rodnych. Niestety, rad jest silnie radioaktywny i do tego emituje bardzo niebezpieczne promienie alfa, tak więc dość szybko stwierdzono, że korzyść z jego stosowania jest o wiele mniejsza niż szkody przez niego wywoływane. Na szczęście medycyna już od dawna dysponuje wieloma rozmaitymi izotopami promieniotwórczymi, które są szeroko stosowane zarówno w diagnostyce, jak też terapii.

Promieniotwórcze izotopy jodu

Powszechnie wiadomo, że jod jest kluczowym pierwiastkiem związanym z tarczycą – gruczołem wydzielania wewnętrznego. Wchodzi w skład dwóch najważniejszych hormonów produkowanych przez tarczycę – trijodotyroniny (T3) oraz tyroksyny (T4). Do tego, aby hormony były produkowane w odpowiedniej ilości, do organizmu wraz z pożywieniem musi trafiać niezbędna dawka jodu. W naturze występuje tylko jeden trwały izotop tego pierwiastka – jod-127. Pozostałe cztery są promieniotwórcze. I właśnie te izotopy jodu powszechnie stosuje się w diagnostyce i leczeniu tarczycy.

Jod-123 (czas półtrwania 13 godz.) jest stosowany w scyntygrafii. Ta metoda diagnostyczna polega na wprowadzeniu do organizmu odpowiednich radiofarmaceutyków (znakowane izotopami promieniotwórczymi preparaty medyczne), które gromadzą się w konkretnych narządach. Następnie wykonuje się obrazowanie, w tym przypadku za pomocą gammakamery, która rejestruje promieniowanie emitowane przez dany narząd. Informacja ta jest następnie przetwarzana przez odpowiednie programy, pozwalające na szczegółową wizualizację miejsc zmienionych chorobowo. Izotop zostaje potem w naturalny sposób wydalony z organizmu, głównie z moczem, ale częściowo też z potem. Promieniowanie emitowane przez jod-123 jest nieszkodliwe dla tarczycy.

Kolejny izotop, jod-124, o czasie ­ półtrwania ok. 4 dni, emituje pozytony (elektrony dodatnie), a więc może być używany w technice pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), która daje znacznie dokładniejszy obraz diagnostyczny niż scyntygrafia. Jod-125 ma dość długi czas półtrwania, wynoszący 60 dni. Obecnie nie stosuje się go raczej w terapii, choć kiedyś był używany m.in. do leczenia raka prostaty metodą brachyterapii, czyli przez umieszczanie izotopu bezpośrednio w okolicy guza. Izotop ten okazał się także użyteczny w znakowaniu antygenów i przeciwciał stosowanych w metodach radioimmunologicznych.

Jednym z najczęściej stosowanych izotopów jest jod-131 o czasie półtrwania ok. 8 dni. Używa się go zarówno do celów diagnostycznych, jak i terapeutycznych. 90% emitowanego promieniowania to promienie beta, pozostałe 10% przypada na promienie gamma. Po raz pierwszy zastosowano go w 1948 r. do leczenia przerzutów raka tarczycy. Terapia jodem promieniotwórczym ma na celu zniszczenie resztek tarczycy pozostałych po leczeniu operacyjnym oraz sterylizację przerzutów. Wykorzystuje się go także do leczenia paliatywnego, gdy uwarunkowania medyczne nie pozwalają na operację. W tym przypadku zaobserwowano często zmniejszenie guzów, spowolnienie rozwoju nowotworu oraz złagodzenie bólu.

Kobalt-60

Może to się wydawać dość zaskakujące, ale stosowana do radioterapii przez kilka dziesięcioleci bomba kobaltowa jest w pewnym sensie efektem ubocznym prac nad bombą jądrową. To właśnie w ramach projektu „Manhattan” Enrico Fermi stworzył pierwszy działający reaktor atomowy, który jest niezbędny do uzyskania promieniotwórczego izotopu kobaltu-60. Wynika to z faktu, że izotop ten nie występuje naturalnie w przyrodzie. Otrzymuje się go poprzez napromieniowanie neutronami naturalnego kobaltu-59 w reaktorze jądrowym. Powstający izotop ma czas półtrwania ok. 5 lat i emituje silne promieniowanie gamma. Ze względu na olbrzymią aktywność próbkę kobaltu-60 przechowuje się w grubej osłonie ołowianej wyposażonej w zamykane kanaliki, przez które promienie gamma mogą się wydostawać. Terapię kobaltem zaczęto stosować w latach 50. w Kanadzie – pierwszym szpitalem, w którym przeprowadzono ten zabieg, był Victoria Hospital w miejscowości London (prowincja Ontario). Tego typu radioterapię coraz częściej zastępuje się teraz akceleratorami liniowymi, które emitują podobne promieniowanie, ale nie generują niebezpiecznych odpadów promieniotwórczych. (Akcelerator liniowy to urządzenie przyśpieszające cząstki naładowane przy pomocy pola elektrycznego. Poruszają się one w linii prostej, podczas gdy w cyklotronie ruch odbywa się po spirali).