医療における放射性物質の2つの用途とは？診断と治療を解説

医療において、放射性物質の主な2つの用途は診断と治療です。これらの2つの機能は、放射性同位体の独自の特性を利用して、体内の機能を理解するために内部を「見る」か、またはがんなどの病気の細胞を破壊するために標的を絞ったエネルギーを供給します。

核となる原理は単純です。放射性物質はカメラとしても武器としても使用できます。診断では、生物学的プロセスを照らす追跡可能なビーコンとして機能し、治療では、特定の細胞標的を根絶するための精密なツールとなります。

用途1：診断画像（見えないものを見る）

放射性物質の主な診断用途は、核医学として知られる分野です。X線やCTスキャンが解剖学的構造のみを示すのに対し、核医学は臓器や組織の機能に関する情報を提供します。

これを実現するために、放射性同位体は生物学的に活性な分子に化学的に結合され、放射性医薬品または放射性トレーサーと呼ばれる化合物が生成されます。

この放射性トレーサーは、通常、注射によって体内に導入されます。天然の生体化合物に似ているため、体はそれを特定の臓器や組織に運びます。

放射性同位体が崩壊すると、エネルギー、多くの場合ガンマ線の形で放出されます。これらのガンマ線は体外に出て、ガンマカメラやPETスキャナーなどの特殊な装置で検出されます。

コンピューターはこれらの信号を再構築し、放射性トレーサーが蓄積された場所を示す詳細な画像を生成し、標的領域の代謝活動を明らかにします。

最も一般的な例には、PET（陽電子放出断層撮影）およびSPECT（単一光子放出コンピューター断層撮影）スキャンが含まれます。これらは、がんや心臓病から神経疾患まで、幅広い病状の診断に使用されます。

例えば、テクネチウム-99mは、その短い半減期と放出する低エネルギーガンマ線のため、SPECTスキャンの主力同位体であり、安全な画像診断に最適です。

放射線治療の目標は、診断とは根本的に異なります。ここでは、放射線は画像を生成するために使用されるのではなく、主にがん細胞などの標的細胞を破壊するために致死量のエネルギーを供給するために使用されます。

放射線は細胞のDNAを損傷します。健康な細胞とがん細胞の両方に影響を与えますが、がん細胞は急速な分裂とDNA損傷を修復する能力の低下のため、しばしばより感受性が高いです。

目的は、周囲の健康な組織への曝露を最小限に抑えながら、腫瘍への線量を最大化することです。

これは最も一般的な放射線治療の形態です。リニアアクセラレーターなどの機械が、体外から腫瘍の位置に高エネルギーの放射線ビームを照射します。

治療は、複数の角度から腫瘍にビームが集中するように慎重に計画され、そこに線量を集中させます。

放射性物質は体内に配置することもできます。これは、密封された放射性線源が外科的に腫瘍の内部または隣に配置される小線源治療（ブラキセラピー）によって行うことができます。

もう1つの方法は全身放射線療法で、放射性医薬品（診断に使用されるものよりも強力な同位体を含む）が注射または経口投与されます。その後、体中を移動して癌組織に蓄積し、甲状腺がんの治療にヨウ素-131を使用するなど、標的を絞った線量を供給します。

放射性物質の使用には、常に利益とリスクの慎重なバランスが伴います。同位体と投与方法の選択は、特定の医療目標によって決定されます。

半減期とは、サンプル中の放射性原子の半分が崩壊するのにかかる時間です。

診断の場合、短い半減期が理想的です。材料はスキャンを完了するのに十分な期間だけ活性を保ち、その後、患者の放射線被ばくを最小限に抑えるために迅速に崩壊する必要があります。

治療（特に小線源治療）の場合、数日から数週間にわたって腫瘍に安定した連続的な放射線量を供給するために、より長い半減期が選択されることがあります。

根本的なトレードオフは、標的を破壊することと患者を傷つけることの間にあります。診断では、放射線量は検出可能な程度に極めて低く保たれます。治療では、線量は意図的に高く破壊的であり、健康な臓器を保護するために途方もない精度が要求されます。

放射性物質の適用は、意図された結果によって完全に決定されます。

診断が主な焦点である場合： 生物学的機能を変化させることなく安全に視覚化するために、低エネルギーで半減期の短い同位体をトレーサー分子に結合して使用します。
治療が主な焦点である場合： 周囲の組織を温存しながら特定の細胞を破壊するために、高エネルギーの同位体を最大限の精度で投与します。

最終的に、放射性物質は分子レベルで身体を観察し、影響を与える比類のない能力を提供します。

用途	主な目的	一般的な例	主要な同位体
診断	生物学的機能の視覚化と疾患の検出	PETスキャン、SPECTスキャン	テクネチウム-99m
治療	病気の細胞（例：がん）の破壊	外部照射放射線療法、小線源治療	ヨウ素-131