ఐసొటోపులు, టోమోగ్రఫీ

ఐసొటోపులు, టోమోగ్రఫీ

వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు

శాస్త్రంలో “ఐసోటోపు” అనే మాట ఉంది. ముందు దీని అర్థం ఏమిటో చూద్దాం. ఉదాహరణకి కర్బనం (కార్బన్) అనే రసాయన మూలకం (ఎలిమెంట్) ఉంది. ఈ కర్బనం అణువుని పరిశీలిస్తే ఆ అణువు గర్భంలో (నూక్లియస్‌లో, కేంద్రకంలో) 6 ప్రోటానులు, 6 నూట్రానులు, అణువు కేంద్రకం చుట్టూ 6 ఎలక్‌ట్రానులు ప్రదక్షిణం చేస్తూ ఉంటాయని ఒక నమూనా ద్వారా ఊహించుకోవచ్చు. అణుగర్భంలో ఎన్ని ప్రోటానులు ఉన్నాయో దానిని అణు సంఖ్య (ఎటామిక్ నంబర్) అంటారు. కనుక కర్బనం అణు సంఖ్య 6. ఇదే విధంగా అణుగర్భంలో ఉన్న ప్రోటానులు, నూట్రానులు కలిపి ఎన్ని ఉన్నాయో లెక్క చెప్పేదానిని గరిమ సంఖ్య (మాస్ నంబర్) అంటారు. కనుక కర్బనం గరిమ సంఖ్య 12. ఇది సర్వసాధారణమైన కర్బనం కథ. ఈ సాధారణ కర్బనాన్ని సి-12 (C-12) అని కూడ పిలుస్తారు.

అప్పుడప్పుడు ప్రకృతిలో కొన్ని అసాధారణమైన అణువులు కూడ ఉంటూ ఉంటాయి. ఉదాహరణకి ఒక అసాధారణమైన కర్బనం అణువు గర్భంలో 8 నూట్రానులు ఉంటాయి. ఈ కర్బనం గరిమ సంఖ్య 14. కనుక దీనిని క్లుప్తంగా సి-14 (C-14) అంటారు. కేవలం గర్భంలో ఉన్న నూట్రానుల సంఖ్య మారినంత మాత్రాన మూలకం పేరు మారిపోదు, స్థూలంగా రసాయన లక్షణాలు మారిపోవు; కాని కొన్ని అసాధారణమైన లక్షణాలు కనిపిస్తాయి అంతే. ఇంతకీ చెప్పొచ్చేది ఏమిటంటే సి-12 కి, సి-14 కి మధ్య చాల పోలికలు ఉన్నాయి; గర్భంలో ఉన్న నూట్రానుల సంఖ్యలో తేడా ఉంది కనుక కొన్ని తేడాలు ఉన్నాయి. అందుకని ఈ రెండింటిని ఇంగ్లీషులో ఐసోటోపులు అంటారు. గ్రీకు భాషలో “ఐసో” అంటే ఒకే అనిన్నీ, “టోప్” అంటే ప్రదేశం అనిన్నీ అర్థం (టొపోగ్రఫీ అన్న మాటని చూడండి). వీటిని తెలుగులో ఏకస్థానులు అనొచ్చు. ఆవర్తన పట్టిక (పీరియాడిక్ టేబుల్) లో ఈ రెండింటిని ఒకే స్థానంలో ఉంచాలి కనుక వీటికి ఆ పేరు పెట్టేరు.

కొన్ని ఏకస్థానులు వికిరణ ఉత్తేజం (రేడియో ఏక్‌టివిటీ) ప్రదర్శిస్తాయి. వీటి కేంద్రకాలలో అసాధారణమైన నూట్రానులు ఉంటాయి కనుక వీటికి స్థిరత్వం ఉండదు. స్థిరత్వం లేక గర్భం విచ్ఛిన్నం అవుతుంది. ఆ విచ్ఛిత్తిలో పోసిట్రానులు అనే కణాలని విడుదల చేస్తాయి. ఈ పోసిట్రానులు ఎలక్‌ట్రానులని పోలిన పరమాణు రేణువులు (సబ్ ఎటామిక్ పార్టికిల్స్); ఎలక్‌ట్రానుకి రుణ విద్యుదావేశం ఉంటే ఈ పోజిట్రానుకి ధన విద్యుదావేశం ఉంటుంది, వాటి గరిమలు మాత్రం సమానం. ఈ పోజిట్రాను ప్రతిపదార్థానికి (ఏంటీ మేటర్, antimatter) ఒక ఉదాహరణ.

ఇప్పుడు ఈ పోజిట్రానుకి “పోజిట్రాన్ ఎమిషన్ టోమోగ్రఫీ” అనే వైద్య పద్దతిలో కీలకమైన పాత్ర ఎలా వచ్చిందో చూద్దాం.

పోజిట్రానులని వికిరణ చేసే మూలకాలలో అయొడీన్-124 ఒకటి. ఇది టింక్చర్ అయొడీన్ వంటి పదార్థాలలో వాడే అయొడీన్ వంటిదే; ఒకే చిన్న తేడా. అయొడీన్-124 అణుగర్భంలో ఉండవలసిన దానికంటె తక్కువ నూట్రానులు ఉన్నాయి. కనుక దీనికి వికిరణ ఉత్తేజిత (“రేడియో ఏక్టివ్”) లక్షణాలు ఉన్నాయి. ఒక ఉపతాపి (పేషెంట్) చేత ఒక మోతాదు అయొడీన్-124 తినిపించినా, ఆ వ్యక్తి రక్తనాళాలలోకి ఎక్కించినా అది క్రమేపీ ఆ ఉపతాపి కాకళ గ్రంథి (థైరోయిడ్ గ్లేండ్) లో ప్రవేశించి అక్కడ పేరుకోవటం మొదలు పెడుతుంది. ఈ అయొడీన్-124 అర్ధాయుష్షు 4 రోజులే కనుక, త్వరలోనే పోజిట్రానులని కాకళ గ్రంథిలోకి విడుదల చేస్తుంది. ఈ పోజిట్రానులు "ప్రతిపదార్థం" (ఏంటీ మేటర్) అన్న మాట మరిచిపోకండి. ఇది కాకళ గ్రంధిలోని మామూలు ఎలక్‌ట్రానుని ఢీకొనగానే రెండూ ఏష్యం అయిపోయి వాటిలో నిక్షిప్తంగా ఉన్న శక్తిని గామా కిరణాల రూపంలో వికిరణ చేస్తాయి. ఈ గామా కిరణాలు శరీరం నుండి బయట పడ్డప్పుడు వాటిని పట్టుకుని అవి ఎక్కడనుండి ఉత్పన్నం అయేయో సాంకేతిక నిపుణులు చెప్పగలరు. ఇది పోజిట్రాన్ ఎమిషన్ టోమోగ్రఫీ లేదా “పెట్” (PET) పద్ధతిలో కీలకమైన అంశం.

కాకళ గ్రంథిలో ఏ భాగమైనా చచ్చిపోయిన ఎడల అక్కడకి అయొడీన్ వెళ్లి పేరుకోలేదు, కనుక ఆ భాగం నుండి గామా కిరణాలు రావు. ఏ భాగమైనా అతి చురుగ్గా పని చేస్తూ ఉంటే ఆ భాగం ఎక్కువ అయొడీన్ ని పీల్చుకుంటుంది కనుక అక్కడనుండి గామా కిరణాలు ఎక్కువ వస్తాయి. ఈ తేడాలని బట్టి రోగగ్రస్థమైన భాగాలని నిర్ణయిస్తారు.