放射性核種は不安定な同位体であり、放射線(原子核崩壊)としてエネルギーを放出するとより安定します。この放射線には、粒子状物質やガンマ線光子の放出が含まれる場合があります。放射性核種によって生成される放射線は、画像診断や、特定の状況下では疾患(甲状腺疾患など)の治療に利用されます。
放射性核種は、様々な安定した化合物と組み合わせることで、特定の解剖学的構造または細胞構造を局在化する放射性医薬品を形成することもあります。例えば、ジホスホネートと組み合わせた放射性核種は、骨格の画像化や骨転移または感染症の検査に使用されます。放射性核種で標識された白血球は炎症の特定に使用され、放射性核種で標識された赤血球は下部消化管出血の局在化に使用されます。放射性核種で標識された硫黄コロイドは、肝臓、脾臓、骨髄に吸収されます。放射性核種で標識されたイミノ二酢酸誘導体は、胆道系の画像化や胆道閉塞および胆嚢疾患の検査に使用されます。その他の臨床核医学技術は、脳血管系、甲状腺、心血管系、呼吸器系、泌尿生殖器系、および腫瘍の画像化に使用されます。
画像を生成するために、様々な種類のカメラが用いられます。アンガー(ガンマ)カメラは、結晶を用いて放射性核種から放出される光子を画像に変換します。全身カメラは骨の撮影に用いられ、携帯型カメラも利用可能です。単一光子放出コンピュータ断層撮影(SEPCT)は、回転式カメラとコンピュータアルゴリズムを用いて、CTスキャンに類似した、放射性核種の送達位置を3次元的に特定できる画像を生成します。
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