ไอโซโทปรังสี (radioisotope/radioactive isotope) เป็นชื่อเรียกธาตุต่าง ๆ ที่มีรังสีทั้งที่มีอยู่ในธรรมชาติ และที่ี่เกิดขึ้นจาก กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ คำว่า radioisotope/radioactive isotope บางครั้งจะถูกเรียกสั้น ๆ ว่า isotope ก็มี ธาตุบางชนิด อาจจะมีไอโซโทปรังสีย่อย ๆ หลายไอโซโทป เช่น ไอโซโทปรังสี I-123, I-125 หรือ I-131 ของธาตุ ไอโอดีน (iodine) ส่วนไอโอดีนที่เรารู้จักกันในรูปของเกลือไอโอดีน (เช่น Potassium iodide, KI) ซึ่งไม่มีรังสีนั้น คือไอโซโทป I-127 ตัวเลขที่ เราเขียนกำกับอักษรย่อของธาตุเป็นจำนวนเลขมวล (mass number) ของ ไอโซโทปรังสีนั้น ซึ่งจะเห็นว่า mass หรือมวล ของมันแต่ละไอโซโทปแตกต่างกันเล็กน้อยเท่านั้น แต่สิ่งที่น่าทึ่งก็คือ สมบัติทาง ฟิสิกส์นิวเคลียร ์หรือพูดง่าย ๆ คือลักษณะ การแผ่รังสีของแต่ละไอโซโทปนั้นแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ขอยกตัวอย่างสมบัตทางฟิสิกส์นิวเคลียร์ของไอโซโทปรังสีของ ไอโอดีน 3 ไอโซโทปแรกที่กล่าวมาดังแสดงใน ตารางที่ 1
ตารางที่ 1 คุณลักษณะที่สำคัญของไอโซโทปรังสี ของไอโอดีนบางชนิด
ไอโซโทปรังสี
(radioisotope) |
ให้รังสี -พลังงานหลัก
(radiation/energy) |
ครึ่งชีวิต
(half-life) |
I-123 |
gamma / 159 keV |
13 hours |
I-125 |
gamma / 35 keV |
60.25 days |
+Auger electron / 18 keV |
I-131 |
beta / 0.6 MeV |
8.04 days |
+ gamma / 364 keV |
จากสมบัติเฉพาะตัวของไอโซโทปรังสีดังที่เห็นในตัวอย่างและของธาตุชนิดอื่น ๆ อีกหลายไอโซโทป ทำให้วงการแพทย์ ให้ความสนใจนำมาประยุกต์ในทางการแพทย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนำมาใช้ในการตรวจวิเคราะห ทางการแพทย์ การตรวจ วินิจฉัยโรค และใช้เพื่อการบำบัดรักษาโรคหลายชนิด ซึ่งเราเรียกกิจกรรมทางการแพทย์สาขานี้ ว่า Nuclear Medicine หรือ ชื่อเรียกในภาษาไทยว่า สาขาเวชศาสตร์นิวเคลียร์
Nuclear Medicine ต้องใช้ไอโซโทปรังสีอย่างแน่นอน แต่ลักษณะการนำไอโซโทปรังสีแต่ละชนิดมาใช้งาน จะแตกต่าง กันออกไปขึ้นอยู่กับชนิดของไอโซโทปรังสีแต่ละชนิด และวัตถุประสงค์ในการใช้งาน เราอาจแบ่งไอโซโทปรังสีตาม ลักษณะการใช้งานทางด้านการแพทย์ (medical isotopes) ออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ กลุ่มที่1 จะเป็นกลุ่มที่ถูกนำ มาใช้เป็น radiation source สำหรับ teletherapy และ brachytherapy สำหรับการบำบัดรักษาเนื้องอกและมะเร็ง หลายประเภท ไอโซโทปรังสีพวกนี้มักจะให้รังสีแกมมาพลังงานสูงและมีครึ่งชีวิตยาว เช่น Co-60 Cs-137 ส่วนกลุ่มที่ 2 จะนำมาใช้ในรูป ของสารเภสัชรังสี (radiopharmaceutical) ชนิดต่าง ๆ ตารางที่ 2 แสดงรายละเอียดคุณลักษณะเฉพาะตัวที่สำคัญของ ไอโซโทปรังสีกลุ่มที่ 1 ที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบัน
ตารางที่ 2 แสดงคุณลักษณะที่สำคัญของไอโซโทปรังสีที่ใช้เป็น radiation source ในงานด้าน Nuclear Medicine
ไอโซโทปรังสี |
ระยะเวลา ครึ่งชีวิต |
ให้รังสี และพลังงานหลัก |
สภาพทางเคมี และวิธีการใช้ |
ใช้เพื่อ |
Cs-137 |
30 y |
gamma 0.66 MeV beta max 1.18 MeV |
Cesium chloride, or Cesium sulphate, teletherapy source |
บำบัดรักษา ยับยั้งการเจริญเติบโตเนื้องอก (antineoplastic) |
Co-60 |
5.27 y |
gamma 1.33 MeV beta 0.31 MeV |
Metallic cobalt, sealed source |
บำบัดรักษา antineoplastic |
Ir-192 |
73.83 d |
gamma 0.296-0.612 MeV |
Ir wires, seed encased in nylon ribbon |
บำบัดรักษา antineoplastic |
Sr-90 |
28.78 y |
gamma 0.546 MeV |
Beta ray applicator, external irradiation |
บำบัดรักษา treatment of benign condition of eye เช่น pterygia, corneal |
จะเห็นว่ากลุ่มแรกเกือบทั้งหมดจะใช้งานในลักษณะการแผ่รังสีขนาดที่เหมาะสม เข้าไปทำลายหรือยับยั้งการเจริญเติบโต ของเนื้องอกหรือมะเร็งเป็นส่วนใหญ่ และมักจะเป็นการฉายรังสีจากภายนอกร่างกาย และถึงแม้จะมีบางชนิดที่นำไปสอด หรือฝัง (ในรูป seed/wire) ไว้ในอวัยวะบางตำแหน่งในร่างกาย แต่ตัวไอโซโทปรังสีจะไม่เกี่ยวข้องกับระบบ metabolism ระบบการหมุนเวียนเลือดหรือระบบอื่นใดภายในร่างกายแต่อย่างใด แตกต่างจากไอโซโทปรังสีกลุ่มที่ 2 ที่จะถูกเปลี่ยนสภาพ ให้อยู่ในรูปของ radiopharmaceutical เพื่อบริหารยาเข้าสู่ร่างกายผู้ป่วยเข้าสู่ระบบ metabolism หรือระบบการหมุนเวียน เลือด หรือโดยกลไกหรือเทคนิคการบริหารยาอื่น ๆ เข้าสู่ร่างกายก่อนที่จะเดินทางไปสู่อวัยวะ เป้าหมาย ไอโซโทปรังสี กลุ่มหลังนี้บางชนิดมีสภาพทางเคมี (chemical form) ง่าย ๆ เช่น sodium iodide (NaI-131) 131I-Hippuran 89SrCl 2 แต่มีหลายชนิดที่อยู่ในรูปของสารประกอบทางเคมีที่ซับซ้อน เช่น Tc-99m medronate (99mTc-MDP) Tc-99m sestamibi (99mTc-MIBI) 99mTc-Hynic-TOC การใช้ไอโซโทปรังสีในรูปของ radiopharmaceutical ในงาน Nuclear Medicine ในปัจจุบันนั้นจะนำมาใช้เพื่อการตรวจวินิจฉัย (diagnosis) เป็นส่วนใหญ่ ที่เหลือก็เป็นการใช้เพื่อการบำบัดรักษา (radionuclide therapy) และการตรวจวิเคราะห์ทางการแพทย์ (laboratory tests) เฉพาะในส่วนของการตรวจวินิจฉัยทาง ด้าน Nuclear Medicine นั้น ไอโซโทปรังสีที่ใช้มากที่สุดคือ ประมาณ 80% ของการตรวจวินิจฉัยจะใช้ไอโซโทปรังสี Technetium-99m (Tc-99m) ในหลายรูปแบบ ที่เหลือ นอกจากนั้นก็จะใช้ไอโซโทปรังสีอื่น ๆ เช่น I-123 In-111 Tl-201 F-18 บางชนิดสามารถใช้ได้ทั้งเพื่อการตรวจวินิจฉัย และใช้บำบัดรักษาได้ด้วยเช่น I-131 ในตารางที่ 3 จะแสดง ไอโซโทปรังสีที่สำคัญ ๆ ที่นำมาใช้ในรูปของ radiopharmaceutical ชนิดต่าง ๆ และรูปแบบทางเคมีที่นำมาใช้งานนั้น จะแตกต่างกันออกไป โดยจะนำมาเป็นตัวอย่าง เฉพาะไอโซโทปรังสีที่มีใช้กันอยู่ในหน่วยงาน Nuclear Medicine ทั่ว ๆ ไปทั้งในประเทศไทยและในต่างประเทศ โดยแต่ละไอโซโทปจะแสดงรายละเอียดการใช้งานที่สำคัญ ๆ เท่านั้น
ตารางที่ 3 คุณลักษณะที่สำคัญของไอโซโทปรังสีที่ใช้ในรูปของ radiopharmaceutical ในงานด้าน Nuclear Medicine
ไอโซโทปรังสี |
ระยะเวลา
ครึ่งชีวิต |
ให้รังสี
และพลังงานหลัก |
สภาพทางเคมี
และวิธีการใช้ |
ใช้เพื่อ |
Chromium-51 (Cr-51) |
27.7 d |
gamma 320 keV |
Sodim chromate labeled red blood cell, i.v. |
ตรวจหา cell volume or mass ตรวจหา cell survival time |
Iodine-125 (I-125) |
60.25 d |
gamma 35 keV |
Iodinated liothironine, in vitro |
ตรวจหาปริมาณ thyroid hormone |
Iodine-131 (I-131)
|
8.04 d
|
beta 0.6 MeV
gamma 364 keV
|
Sodium iodide, orally |
ตรวจ thyroid function บำบัดรักษา thyroid cancer |
131I-MIBG, i.v. |
ตรวจและบำบัดรักษาต่อมหมวกไตและ tumor |
Sodium iodohippurate (131I-Hippuran) ,i.v. |
ตรวจ renal function, renal blood flow, renal imaging |
Iodinated tositumomab i.,v. |
ตรวจ renal function, renal blood flow, renal imaging |
Iodinated human serum albumin (microaggregated) |
Hepatic blood pool imaging |
Indium-111 (In-111)
|
2.8 d
|
gamma 247 keV
|
Indium bleomycin, i.v |
ตรวจ Tumor detection |
Indium pentetreotide, i.v. |
ตรวจ Neuroendocrine tumor |
Indium oxyquinoline (oxine) labeled leukocytes, i.v. |
ตรวจ infection/ inflammation |
Lutetium-177 (Lu-177) |
6.71 d |
beta max 497keV gamma 113 keV, 208 keV, |
Lu-DOTATATE ,i.v. |
บำบัดรักษา treatment of neuroendocrine tumor |
Technetium-99m (Tc-99m) |
6 h |
gamma 140 keV |
Sodium pertechnetate, i.v. |
ตรวจ Brain imaging, thyroid imaging, blood pool imaging, etc. |
Tc-albumin (aggregated), i.v. |
ตรวจ Liver imaging |
Tc-disofinin (DISIDA), i.v. |
ตรวจ Hepatobiliary imaging |
Tc-medronate (MDP), i.v. |
ตรวจ bone imaging |
Tc-mertiatide (MAG3),i.v. |
ตรวจ renal imaging |
Tc-pentetate (DTPA), i.v. |
ตรวจ brain imaging, renal imaging, Lung ventilation Studies |
Tc-Hynic-TOC, i.v. |
ตรวจ neuroendocrine tumor |
Rhenium-188 (Re-188) |
16.9 h
|
beta max 2.12 MeV |
Re-HEDP,i.v. |
บำบัดรักษา pain relief in bone cancer |
| gamma 155 keV |
Re- labeled Mab, i.v. |
บำบัดรักษา radioimmunotherapy |
Sammarium-153 (Sm-153) |
46.27h |
beta max 0.81 MeV |
Sm- EDTMP |
บำบัดรักษา pain relief in bone cancer |
| gamma 103 keV |
Strotium-89 (Sr-89) |
50.53 d |
beta 1.49 MeV |
Strotium chloride, i.v. |
บำบัดรักษา pain relief in bone cancer |
Thallium-201 (Tl-201) |
72.9h |
gamma 135 keV, 167keV |
Thallous chloride, i.v. |
ตรวจ Myocardial perfusion imaging |
Yttrium-90 (Y-90)
|
64.1h
|
beta max 2.2 MeV
|
Y-Iblitumomab tiuxetan |
บำบัดรักษา treatment of non- Hodgkin’s lymphoma |
Y-citrate |
บำบัดรักษา treating rheumatoid arthritis |
จากตัวอย่างการนำไอโซโทปรังสีใช้งานทางด้าน Nuclear Medicine จะเห็นว่าไอโซโทปรังสีเหล่านี้ได้ถูกนำมาประยุกต์ ใช้งานได้หลากหลายมาก เท่าที่เคยมีการรวบรวมไว้พบว่า ในจำนวนไอโซโทปรังสี กว่า 3,000 ชนิดที่มีอยู่นั้น จะมี ไอโซโทปรังสีที่ถูกนำมาใช้ในงาน Nuclear Medicine จำนวนประมาณ 140 ชนิด และในจำนวนนี้มีเพียงประมาณ 10 ชนิดเท่านั้น ที่ถูกนำมาใช้ในรูปของ radiopharmaceuticals หากมาดูภาพรวมของการใช้ไอโซโทปรังสี ในงาน Nuclear Medicine ในประเทศไทยพบว่าไอโซโทปรังสีที่ใช้มากที่สุดคือ Tc-99m และ I-131 ตามลำดับ ส่วนไอโซโทโทปอื่น ๆ นั้นเช่น F-18 I-125 In-111 Tl-201 Sr-89 Y-90 Sm-153 หรือ Re-188 มีการใช้บ้างเป็นส่วนน้อย และเกิน 50% ของ ความต้องการใช้ไอโซโทปรังสีในงาน Nuclear Medicine ในประเทศเป็นการนำเข้าจากต่างประเทศ จะมีเพียงบางชนิด ที่ผลิตได้เองภายในประเทศ (ต้องนำเข้าเครื่องจักร วัตถุดิบ และเทคโนโลยีจากต่างประเทศอยู่ดี) เช่น I-131 Sm-153 หรือ F-18
จากข้อมูลสรุปของการใช้ไอโซโทปรังสีในงาน Nuclear Medicine ก็คงจะพอมองเห็นภาพรวมของการใช้ไอโซโทปรังสี ประเภทนี้ในวงการแพทย์บ้านเราและในต่างประเทศกันพอสมควร โดยเฉพาะสำหรับประเทศไทยแล้วถือว่างานทาง ด้านนี้มีความสำคัญในระดับต้น ๆ ของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์ของประเทศ
Reference
1. IAEA Technical Report Series no.458, iaea, vianna, 2007
2. Handbook of Radioactivity Analysis, ACADEMIC PRESS USA , copyright 1998
3. Carey L.Larsson; Avialability and Use of Medical Isotopes in Canada, Technical Memorandum DRDC – Ottawa,2004 |
