De siste 10-15 år har utviklingen nærmest vært eksplosjonsartet, og i flere land har man nå skilt ut klinisk bruk av radionuclider som en egen medisinsk spesialitet.
Radioaktive og stabile isotoper av samme grunnstoff har identiske kjemiske og biokjemiske egenskaper. Påvisning og måling av radioaktivitet er enkelt å utføre, og målingene har stor nøyaktighet. Videre kan presise målinger av radionuclider i organismen om ønskelig foretas utenfor kroppen såfremt det er y-emitterende radionuclider man har for seg. Ved å fremstille kjemiske forbindelser som i stedet for et stabilt element inneholder en radioaktiv isotop, er det derfor mulig å følge molekylenes fordeling i organismen og få kjennskap til deres omsetning. På dette vis har man klarlagt både normal fysiologi og patofysiologi som ellers ikke ville ha vært tilgjengelig for direkte undersøkelse. Radionuclider benyttes også der andre metoder i og for seg er i stand til å gi de samme opplysninger, men der bruk av radionuclider har som fortrinn teknisk enkelhet, lavere omkostninger eller økt pålitelighet.
1. Klinisk diagnostisk bruk av radionuclider: Kinetiske studier. Fortynningsanalyser. Aktiveringsanalyse etc.
Thyreoideafunksjonsundersøkelser med 131J er de mest utbredte blant de kliniske metoder som nyttiggjør seg radionuclider. I skjoldbruskkjertelen lages de jodrike hormoner thyroxin og trijodthyronin. Man får et mål på produksjonen av disse hormoner ved å gi 131J som jodid og måle opptaket av isotopen i glandula thyreoidea. Ved primært myxødem lar ikke jodopptaket seg stimulere av injeksjon av hypofysens overordnede thyreoideastimulerende hormon (TSH), og ved thyreotoxicose fører ikke tilførsel av trijodthyronin til nedsettelse av jodopptaket. Bestemmelse av proteinbundet 131J i serum 24 eller 48 timer etter tilførsel av 131J kan også benyttes som parameter på hormonproduksjonen, fordi thyroxin og trijodthyronin frigjort til blodet fra skjoldbruskkjertelen sirkulerer bundet til serumproteiner.
Den såkalte trijodthyronintest er en populær thyreoideafunskjonsundersøkelse som skåner pasienten for radiojodtilførsel. De thyreoideahormontransporterende serumproteiner er normalt ikke mettet med hormon. Metningsgraden, som kan brukes som et mål på mengde hormon i blodet, kan bestemmes ved å sette radioaktivt trojodthyronin i overskudd til serum og inkubere med røde blodlegemer, aktivert kull dekket med protein, Sephadex eller ionebytter som vil binde overskudd av trijodthyronin og kunne sedimenteres. Høy hormonkonsentrasjon i pasientens blod vil gi liten binding av radioaktivt trijodthyronin og høy radioaktivitet i sedimentet.
Også en rekke andre metoder med relasjon til thyreoideafunksjonen er basert på radiojodtellinger, f.eks. bestemmelse av TSH og long acting thyroid stimulator (LAST) i serum. Ikke bare 131J er i bruk, men også isotopene 132J og I25J.
Hematologisk bruk av radionuclider kommer på annen plass i utbredelse efter thyreoideafunksjonsundersøkelser med radiojod. Vår blodmengde bestemmes av hvor mange blodlegemer som til enhver til nydannes og nedbrytes. Siden hemoglobinet i de røde blodlegemer inneholder jern, kan man enkelt få et mål på produksjonen av røde blodlegemer ved å injisere 59Fe intravenøst og måle hvor raskt radionucliden forsvinner fra plasma og innebygges i de røde blodlegemene. Til bestemmelse av røde blodlegemers levetid er merking ved hjelp av 31Cr-kromat eller 32P-diisopropylfluorfosfat bedre egnet, fordi disse radionuclidene ikke blir innebygget i nye erythrocytter ved henfall av de opprinnelige merkede. Også blodplatenes og hvite blodlegemers levetid lar seg bestemme.
Som et ledd i diagnostikken ved anemia perniciosa benyttes radioaktivt vitamin B12 til å måle vitamin B12-resorbsjonen i tarmen. Denne blodmangelsykdommen er nemlig forårsaket av nedsatt resorbsjon av vitamin B12. I serum finnes en lav konsentrasjon av vitaminet. Radioisotop fortynningsteknikk er nylig tatt i bruk til bestemmelse av serum vitamin B12og synes å gi mer pålitelige resultater enn de hittil anvendte biologiske metoder.
Serumproteiner lar seg merke enten in vivo (35S, 14C, 15N, 3H) eller in vitro (131J, 125J, 51Cr, 95Nb,14C), og dette har muliggjort bestemmelse av forskjellige proteiners fordeling og turnover og gjort påvisning av gastrointestinalt proteintap til en relativt enkel prosedyre. Til det siste formål har også radiojodmerket polyvinylpyrrolidon eller direkte intravenøs injeksjon av 51Cr-klorid fått anvendelse.
Til måling av blodvolum, plasmavolum og erythrocytvolum er merkede røde blodlegemer og merket humant serumalbumin i ferd med å erstatte eldre kjemiske metoder. Det er etablert metodikk til å bestemme volumet av ekstracellulærvæsken og det totale kroppsvann.
Også elektrolyttstudier gjøres med radionuclider, f. eks. bestemmelse av utskiftbart kalium, natrium, klor, calcium og magnesium. I helkroppstellere kan man bestemme kroppsinnholdet av den naturlig forekommende kaliumisotop 40K og dermed kroppens totale kaliuminnhold.
Aktiveringsanalyse av muskelbiopsier brukes til kvantitative bestemmelser av intracellulære elektrolytter. Aktiveringsanalyse er i det hele en ekstremt sensitiv metodikk som tillater bestemmelse av en rekke sporstoffer i biologisk materiale, bl. a. Cu, Mn og Zn. Teknikken har atskillig rettsmedisinsk interesse. Som eksempel kan nevnes at aktiveringsanalyse av hår fra Napoleon har vist høyt arsenikkinnhold. Funnet tydet på at Napoleon ble arsenikkforgiftet.
Sirkulasjonsstudier er et annet felt der radionuclider har fått økende anvendelse. Radioaktive edelgasser (133Xe, 85Kr) brukes til å bestemme muskelgjennomblødning, og på like linje med andre merkede forbindelser til å bestemme hjernens blodgjennomstrømning. Sirkulasjonen i arterier og vener kan bedømmes, og etter injeksjon av en velegnet radionuclide og eksterne målinger over hjertet er det mulig å beregne hjertets minuttvolum. Det er også publisert teknikk for bestemmelse av leverens blodtilførsel og blodgjennomstrømningen i hjertets kransarterier.
Renografimed 131J-Hippuran er en tilsvarende undersøkelse av nyrenes blodgjennomstrømning. Undersøkelsen gir dessuten opplysninger om tømningsforholdene i urinveiene er skånsom for pasientene og benyttes som screeningtest hos hypertonikere. Årsaken til høyt blodtrykk er nemlig i en del tilfelle nedsatt nyregjennomblødning, og hypertonien kan i mange slike tilfelle helbredes ved operativ reetablering av normal blodforsyning.
Neurologisk bruk av radionuclider. I tillegg til bestemmelse av regional, cerebral blodgjennomstrømning kan cerebrospinalvæskens dynamikk studeres. Intraventrikulær injeksjon av 131J-merket serumalbumin muliggjør f. eks. bestemmelse av grad og aktivitet av hydrocephalus. Den viktigste neurologiske anvendelse av radionuclider er imidlertid lokalisering av hjernetumorer ved hjelp av scintiscanning.
Tarmresorbsjonen av en rekke stoffer som f. eks. fett, cholesterol, jern og calcium kan undersøkes ved hjelp av radionuclider.
Radioimmunologisk teknikk er i sterk ekspansjon. Ved hjelp av radioimmunologisk metodikk er det blant annet mulig å bestemme hormonene insulin og ACTH i serum mer lettvint enn ved hjelp av biologiske metoder. I prinsippet benytter man seg av isotop fortynningsteknikk. Man tilsetter en kjent mengde radioaktivt hormon til serum. Fallet i spesifikk aktivitet er avhengig av hormonkonsentrasjonen i prøven. Ved å tilsette en bestemt mengde hormon antistoff i underskudd til blandingen og på en eller annen måte få isolert og tellet hormonantistoff-komplekset, lar fallet i spesifikk aktivitet og dermed hormonkonsentrasjonen seg bestemme.
2. Scintiscanning.
En rekke organer lar seg visualisere ved hjelp av scintiscanning såfremt man kan gi pasienten forbindelse som lokaliseres elektivt i organet. Både størrelsesforandringer og patologisk forandrede områder lar seg dermed påvise. Gl. thyreoidea scannes etter perorale 131J-doser. Nyrene scannes gjerne etter intravenøs injeksjon av 203Hg- eller 197Hg-merket chlormerodrin, leveren ved hjelp av radiomerket Rose Bengal eller kolloidalt 198Au. Milten kan scannes etter injeksjon av radiokvikksølv-merket brommercurihydroxypropan eller varmedenaturerte 51Cr-merkede erythrocytter. Aggregert radio albumin fremstiller lungene og muliggjør umiddelbar påvisning av lungeembolier. Bensøkende radionuclider som 85Sr, 47Ca, 18F og 72Ga akkumuleres spesielt i områder med høy osteoblastaktivitet, og scintiscanning kan på et tidlig tidspunkt avsløre skjellettmetastaser såfremt disse ikke er overveiende osteolytiske. Det har lyktes å lokalisere liquorfistler på scintigrammer. Hjernetumorer lar seg lokalisere. På dette felt er mangfoldige radionuclider i bruk. Bakgrunnen er at hjernetumorer nedbryter blod/hjernebarrieren slik at de merkede forbindelser siver ekstravasalt i tumorregionen. Encephalomalacier, blødninger og abscesser gir tilsvarende forandringer. Undersøkelsen er skånsom for pasienten og gir i erfarne hender ingen falske positive funn. Ca. 70 % av hjernetumorer lar seg påvise. Bukspyttkjertelen kan fremstilles ved hjelp av 75Semethionin, men denne undersøkelse er fortsatt på forsøksstadiet. Det samme må sies om scintiscanning av biskjoldbruskkjertlene. (75Se-methionin, 58Co-vitamin, B12) og om scanning av myocard m. h. t. foreliggende infarct (137Cs). Pericardeksudater lar seg imidlertid påvise med rimelig sikkerhet uten at punksjon av pericard er nødvendig. Man injiserer 131J-albumin og kolloidalt I98Au samtidig intravenøst og får dermed fremstilt leveren og blodmengden i hjertet. En abnormt øket avstand mellom hjerteblodet og leverskyggen tyder på pericardeksudat. Pågående trombosering kan lokaliseres etter injeksjon av radioaktivt fibrinogen. Oppdages dette på et tidlig tidspunkt, har man gode muligheter for å forhindre blodpropp. Placentas leie kan bestemmes ved scintiscanning etter injeksjon av radiojod- eller radiochrom-merket albumin e. 1. Hvis placenta ligger over mormunnen, må man gjøre keisersnitt, idet det ellers kan komme livstruende blødning under fødselen.
3. Terapeutisk bruk av radionuclider.
I de tilfelle der radionuclider i diagnostisk hensikt gis in vivo tilstreber man lavest mulig strålebelastning, og med moderne, sensitiv måleapparatur kan man i praksis se bort fra opptreden av senkomplikasjoner. Ved den terapeutiske bruk av radionuclider søker man å nyttiggjøre seg nuclidenes radiobiologiske effekt, og de anvendte doser er derfor av en ganske annen størrelsesorden. Størst anvendelse har radionuclidene fått i kampen mot kreft, men også andre sykdommer kan behandles. Lukkede kilder brukes til «ekstern» teleterapi (oftest 60CO), overflateterapi eller kontaktterapi. Lukkede kilder benyttes også interstitielt og intracavitært. Suspensjoner og emulsjoner kan lokaliseres ved intravaskulære, intracavitære eller interstitielle injeksjoner. Det optimale ville være å ha til rådighet merkede forbindelser som ble lokalisert spesifikt i tumorer eller bestemte organer etter generell tilførsel, men slik metabolsk lokalisering av den virksomme radionuclide har vi dessverre foreløbig ytterst få muligheter for. 131J akkumuleres spesifikt i thyreoidea og benyttes til behandling av thyreotoxicose. Hos voksne er dette så langt vi hittil vet en risikofri behandling, men hyppigheten av hypothyreoser hos radiojodbehandlede pasienter øker med årene slik at omtrent hver 3. pasient har behov for substitusjonsbehandling etter 10 år. 131J benyttes også ved cancer thyreoideae og som et ultimum refugium ved intraktabel hjertesvikt. 32P-fosfat gitt peroralt eller parenteralt diffunderer hurtig ekstra- og intracellulært og akkumuleres spesielt i hurtig voksende celler. Isotopen har særlig fått anvendelse i behandlingen av polycythemia vera. I den senere tid har man dog blitt klar over at hvis den kumulerte behandlingsdose overstiger 30 mc, øker hyppigheten av leukemi betydelig. Totaldoser under 10-20 mc synes derimot ufarlige i så måte. Problemet synes ennå ikke endelig avklaret.
4. Anvendelse av radionuclider i medisinsk forskning.
Mange av de foran nevnte kliniske metoder er fortsatt på forsøksstadiet og har i øyeblikket hovedsaklig vitenskapelig interesse. A gi en oversikt over anvendelse av radionuclider i ren medisinsk forskning er umulig fordi det neppe eksisterer et felt i denne sektor der radionuclider ikke på en eller annen måte appliseres. Generelt kan man si at det kanskje vesentligste bidrag som isotopteknikken har gitt både biologi og medisin er oppdagelsen og klarleggelsen av at det over alt i organismen foregår stadige utskiftninger. Vi vet nå at det tilsynelatende stabile «milieu interieur» er et resultat av et ekvilibrium mellom et flertall kompliserte reaksjoner som finner sted samtidig.
Denne korte fremstilling pretenderer ikke å være komplett. Hensikten har vært å risse opp hvilken enorm utvikling som har funnet sted i den medisinske bruk av radionuclider siden den første, spede begynnelse for få dekader siden. Radionuclider har i dag blitt et uunnværlig klinisk hjelpemiddel, og fremtiden vil sikkert bringe ytterligere ekspansjon.
Flere artikler i denne serien med historiske tilbakeblikk:
Transfusjonsmedisin - de lange linjene
Et blodtypesystem blir oppdaget (fra 1966)