Radyoaktif izotoplar, tıpta ilk kez 1930’lu yılların başında teşhis prosedürleri için kullanılmıştır ve bu durum nükleer tıbbın temelini atmıştır. Bu yazıda, bu izotopların tıpta kullanımları ve prosedürleri ile ilgili bilgiler yer almaktadır.
Radyoaktif İzotoplar
İzotoplar, periyodik tablodaki atom numarası ve konumu aynı olan bir elementin türleri olarak tanımlanmaktadır. Benzer kimyasal davranışları paylaşmaktadırlar ancak farklı atomik kütleye ve fiziksel özelliklere sahiptirler. Radyoaktif olanlar, kararsız sayıda proton ve nötron içerenlerdir. Bu kararsızlık, nötron aktivasyonu ile yaratılmaktadır, burada bir atomun çekirdeğinde yakalanan bir nötron, fazla miktarda nötronca zengin çekirdeğe yol açmaktadır. Siklotronlar, proton açısından zengin radyoaktif izotopları üretmek için kullanılmaktadır. Bir izotopun çekirdeği, radyoaktif bozunma sırasında enerjik kararlılığa ulaşmak için alfa, beta veya pozitron gibi parçacıkları ve gama ışınları gibi fotonları yaymaktadır.
Nükleer Tıp Nedir?
İnsan vücudundaki belirli bir organın işleyişi veya bir hastalığın tedavisi ile ilgili bilgi sağlamak için radyasyon kullanan tıp dalıdır. Toplanan bu veriler, hastanın hastalığının doğru ve anında teşhis edilmesini sağlamaktadır. Radyoaktif izotoplar, tiroid, kemikler, kalp, karaciğer ve diğer birçok organın görüntülerini oluşturmak için kullanılmaktadır. Ayrıca hastalıklı organ ve tümörlerin tedavisinde de yardımcı olmuşlardır.
Bu tür izotopların en yaygın kullanılan örneği, nükleer tıp prosedürlerinin % 80’ini oluşturan teknetyum-99’dur. Yalnızca ABD’de yılda 18 milyondan fazla nükleer tıp prosedürü kaydedilmektedir.
1930’lu yıllarda bilim adamları, tiroidde lokalize edildiğinde gerekli radyoaktif iyot dozunu ölçmek için radyoaktif izotoplar kullanmışlardır. Boyundan yayılan radyasyonu değerlendirmek ve daha ileri tanı koymak için bir Geiger sayacı kullanılmıştır. Gerçek atılım, 1950’li yıllarda Amerikalı bir mühendis olan Hal Anger tarafından gama sintilasyon kamerasının icat edilmesiyle gelmiştir. Bu cihaz, radyoaktif izotopların tıp alanında, özellikle olası hastalık veya hastalıkların teşhis ve tedavisi için kullanılmasına yardımcı olmuştur.
İlk izotoplar guatr gibi tiroid bozukluklarını teşhis etmek, tespit etmek ve tedavi etmek için bir araç olarak kullanılmıştır. Nükleer tıp alanında, ultra keskin teşhis yöntemleri ve görüntüleme sistemlerinin birçok keşif ve icatına yol açan kapsamlı bir araştırma yapılmıştır. Nükleer ilaçlarla ilgili çeşitli keşifler ve buluşlar için verilen 5 Nobel ödülü vardır. Pozitron Emisyon Tomografisi (PET) taraması, tıpta radyoaktif izotopları kullanan Peter Alfred Wolf tarafından icat edilen ilk tanı aracıdır. Bu buluşu CT taraması (bilgisayarlı tomografi) ve MRI (manyetik rezonans görüntüleme) izlemiştir.
Teşhis Teknikleri
Tekniklerin çoğu, vücudun içinden gama ışınları yayan radyoaktif izleyicileri kullanılmaktadır. Bunlar, kimyasal bileşiklerle bağlantılı kısa ömürlü olanlardır ve belirli fizyolojik süreçleri incelemeye yardımcı olmaktadırlar. Bu izleyicileri uygulama şekli enjeksiyonlar, inhalasyon veya oral yollardır. Tek fotonlar, organların farklı açılardan bir görüntüsünü sağlayan bir gama kamera tarafından algılanmaktadır. Görüntü, kamera tarafından radyasyonun yayıldığı noktadan oluşturulmaktadır. Bir bilgisayar, doktor tarafından bir ekranda görüntülenen görüntünün iyileştirilmesine ve organdaki herhangi bir anormalliği tespit etmesine yardımcı olmaktadır.
PET taramasında, hedef dokuda biriken bir enjeksiyonla pozitron yayan bir radyonüklid sokulmaktadır. Radyonüklidin bozunmasıyla birlikte, yayılan pozitronlar, yakın elektronlarla birleşerek, ters yönde hareket ederek kolayca tanımlanabilen gama ışınlarının yayılmasına neden olmaktadır. PET kamera bu ışınları algılamakta ve kaynaklarının kesin bir göstergesini sağlamaktadır. Bu taramaların radyoaktif izotoplarla ilgili en yaygın rolü flor-18’dir; onkolojide izleyici olarak kullanılmaktadır. Kanserleri tespit etmek ve değerlendirmek için en etkili non-invaziv yöntemdir, bu yöntem aynı zamanda kalp ve beyin görüntüleme için de kullanılmaktadır.
PET ve BT taramaları, % 30 daha iyi tanı sağlayan yeni bir prosedür oluşturmak için birleştirilmiştir. Vücuttaki izotopların konumu ve konsantrasyonu da bu teknikler kullanılarak tespit edilebilmektedir. Böylelikle, izotop kısmen soğuk nokta olarak bilinen organ tarafından veya fazlası sıcak nokta olarak adlandırılan organ tarafından emilirse organ arızası görülebilmektedir. Belirli bir süre boyunca bir dizi görüntü alındığında, olağandışı model veya izotop hareket hızı ile arızanın tespit edilmesine yardımcı olmaktadır.
Radyonüklid Tedavisi (RNT)
Tıpta radyoaktif izotopların kullanımı radyonüklid tedavisini içermektedir. Kanserli hücreler, tümör büyüme bölgesinin ışınlanmasıyla kontrol edilebilmektedir veya hatta ortadan kaldırılabilmektedir. Dış ışınlama olarak da bilinen teloterapi, radyoaktif kobalt-60 kaynağından yayılan gama ışınları tarafından gerçekleştirilmektedir. Gelişmiş ülkelerde, çok yönlü doğrusal hızlandırıcıların kullanımı kullanılmaktadır.
Dâhili radyonüklid tedavisi, hedef bölgede bir gama veya beta yayıcı gibi küçük radyasyon kaynaklarının uygulanmasını içermektedir. Brakiterapi veya kısa süreli tedavi, esas olarak tiroid kanserini tedavi etmek için İyot-131 kullanmaktadır. Aynı zamanda kötü huylu olmayan tiroid bozukluklarının tedavisinde de yardımcı olmaktadır. Beyin kanseri veya meme kanseri durumunda Iridium-192 tercih edilmektedir. Bu izotoplar bir tel şeklinde üretilmektedir ve bir kateter yoluyla hedef alana verilmektedir. Uygun doz uygulandıktan sonra implantasyon teli çıkarılmaktadır. Bu tekniğin avantajları, hedefe daha özel olması, vücuda daha az radyasyona maruz kalması ve uygun maliyetli olmasıdır.
Hastaya, lösemi tedavisi durumunda, sağlıklı olanlarla değiştirilmeden önce, tüm kusurlu kemik iliği hücrelerini öldürmek için öldürücü dozda radyasyon verilmektedir. Stronsiyum-89 ve Samarium-153, kanserin neden olduğu ağrının giderilmesi için kullanılmaktadır. Ağrı tedavisi için kullanılan yeni radyoaktif izotop, Renyum-186’dır.
Dağınık kanser türlerini kontrol etmek için Hedefli Alfa Terapisi (TAT) adı verilen yöntem kullanılmaktadır. Bu teknikte, bir taşıyıcı alfa yayan radyonüklidi hedef alana götürdükten sonra, kısa menzilli yüksek enerjili alfa emisyonlarının hedeflenen kanser hücrelerine girmesine izin verilmektedir. Lösemi, kistik glioma ve melanom gibi hastalıklar için klinik denemelere yol açan laboratuar çalışmalarından olumlu sonuçlar vardır.
Biyokimyasal Analiz
Radyoaktif izotoplar, düşük konsantrasyonda bulunsalar bile kolayca tespit edilebilmektedir. Bu, bu izotopların tıpta biyolojik örneklerin moleküllerini in vitro etiketlemek için kullanılmasına yardımcı olmuştur. Kan, serum, idrar, hormon, antijen ve ilaç bileşenlerini izotoplarla bağlayarak tespit etmeye yardımcı olan birçok test vardır. Bu tür testlere radyoimmün testleri adı verilir.
Teşhis Amaçlı Radyofarmasötikler
Vücuttaki tüm organlar, kendileri tarafından emilen belirli kimyasalların varlığı nedeniyle farklı hareket etmektedirler. Bu bilgi, tanısal radyofarmasötiklerin geliştirilmesine, beyne giden kan akışının incelenmesine ve kalp, akciğerler, karaciğer, böbrekler, kemikler (aşırı büyüme) vb. gibi organların işleyişine yardımcı olmuştur. Ayrıca ameliyatın etkilerinin tahmin edilmesine de yardımcı olmaktadır. Ve tedavinin başlangıcından bu yana değişikliklerin değerlendirilmesi. Bu non-invaziv teknoloji, organ işlevlerini gözlemlemeye ve hasta herhangi bir rahatsızlık yaşamadan anormallikleri teşhis etmeye yardımcı olmaktadır. En yaygın kullanılan radyoaktif izotop, test tamamlandıktan sonra kısa sürede iz bırakmadan yok olabilme özelliğine sahip olan Technetium-99m’dir. Talyum-201 klorür veya Technetium-99, koroner arter hastalıklarının tespiti ve prognozu için Miyokardiyal Perfüzyon Görüntülemede kullanılmaktadır.
Terapötik Radyofarmasötikler
Radyasyon, belirli tıbbi koşullar altında arızalı hücreleri zayıflatma veya yok etme yeteneğine sahiptir. Radyasyon üretebilen radyoaktif bir element, olağan biyolojik yolu yardımıyla veya bir elementi uygun bir biyolojik bileşiğe ekleyerek hedef organda lokalize edilmektedir. Beta radyasyonu genellikle hasarlı hücreleri yok etmek için kullanılmaktadır. Bu, radyonüklid tedavisi (RNT) veya radyoterapi olarak bilinmektedir. İyot-131, hipertiroidizm gibi anormal durumların tedavisinde kullanılmaktadır. Fosfor-32, kemik iliği tarafından aşırı miktarda kırmızı kan hücresinin üretildiği Polisitemi vera adı verilen bir hastalığı kontrol etmek için kullanılmaktadır. Radyonüklidlerin sayısız hastalığın tedavisinde kullanılmasının yeni yollarını bulmak için tüm dünyada kapsamlı bir araştırma yürütülmektedir.
Nükleer reaktörlerde ve siklotronlarda yapılan radyoaktif nötron açısından zengin ve proton açısından zengin birçok izotop vardır. Tıpta bu izotopların seçimini yöneten birçok faktör bulunmaktadır. Dozaj ve yarı ömür birçok faktörün incelenmesini gerektirmektedir. Radyoaktif izotopların tıpta kullanımı doğru sonuçlarla her geçen gün artmaktadır. Aynı zamanda erken teşhise yardımcı olmakta, özellikle kanser ve tümörlerden muzdarip olanlar için bir tedavi şeklidir.
Kaynakça:
https://www.osti.gov/includes/opennet/includes/Understanding%20the%20Atom/Radioisotopes%20in%20Medicine.pdf
https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/isotopes-in-medicine/
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu