Miten terveydenhuolto ja teollisuus hyödyntävät säteilyä?
Säteilyä hyödynnetään laajasti niin terveydenhuollossa, eläinlääkinnässä kuin teollisuudessa. Terveydenhuollossa ihmisiä voidaan tutkia ja hoitaa säteilyn avulla. Säteilyä käytetään esimerkiksi kuvantamistutkimuksissa, sädehoidossa ja isotooppihoidossa. Teollisuudessa ja tutkimuksessa säteilyä hyödynnetään tutkimuksissa ja mittauksissa, joita tehdään umpilähteiden, avolähteiden ja röntgenlaitteiden avulla.
Terveydenhuolto
Röntgentutkimukset ja -toimenpiteet
Röntgentutkimukset ovat kaikkein yleisimpiä kuvantamistutkimuksia. Röntgensäteilyn käyttö perustuu siihen, että se läpäisee kudoksia ja vaimenee eri kudoksissa eri lailla. Röntgentutkimus on hyvä erityisesti keuhkojen ja luiden sekä hampaiden kuvantamiseen, sillä ne vaimentavat röntgensäteilyä hyvin. Sen vuoksi ne erottuvat kuvissa selvästi muista ympäröivistä kudoksista. Sen sijaan pehmeät elimet tai kudokset eivät juurikaan vaimenna röntgensäteilyä, joten röntgentutkimus ei sovellu kovin hyvin niiden tutkimiseen. Verisuonten tai suoliston näkymistä kuvissa voidaan parantaa käyttämällä laskimoon tai suoleen annosteltavaa varjoainetta.
Yleisin röntgentutkimus on hampaiden intraoraaliröntgenkuvaus, jossa kuvataan yksittäistä tai muutamaa vierekkäistä hammasta. Panoraamaröntgenkuvauksessa voidaan kuvata koko hampaisto sekä leukaluut. Viime vuosina on yleistynyt hampaiden kartiokeilatietokonetomografiakuvaus eli KKTT-kuvaus. Sillä saadaan tarkka kolmiulotteinen kuva koko hampaistosta tai tarkemmin rajatusta alueesta. Röntgentutkimuksilla tutkitaan usein myös keuhkoja ja luustoa. Nämä tutkimukset tehdään yleensä tavanomaisella röntgenlaitteella, joka voi olla kuvaushuoneeseen kiinteästi asennettu tai huoneesta toiseen liikuteltava laite. Jos tarvitaan tarkempi kolmiulotteinen röntgenkuva, voidaan tehdä joko tietokonetomografia (TT)- tai KKTT-kuvaus.
Tutkimus voidaan tehdä myös reaaliaikaisena läpivalaisututkimuksena. Näin voidaan tehdä esimerkiksi silloin, kun halutaan seurata varjoaineen kulkua elimistössä. Läpivalaisututkimuksia tehdään myös leikkaussaleissa liikuteltavilla läpivalaisulaitteilla. Jos tutkitaan verisuonia, kyseessä on angiografiatutkimus. Kun tutkitaan sydäntä tai sepelvaltimoita, puhutaan kardio- tai koronaariangiografiatutkimuksesta. Jos tutkimuksen yhteydessä tehdään hoitotoimenpiteitä, on kyseessä radiologinen toimenpide.
Isotooppitutkimukset
Isotooppitutkimuksessa hyödynnetään radioaktiivisia lääkeaineita eli radiolääkkeitä. Radiolääkkeessä säteilevä radionuklidi on liitetty lääkeaineeseen. Yleisimpiä isotooppitutkimuksia ovat kasvainten kuvantaminen, luuston ja pehmytkudosten tutkimukset sekä verenkiertoelimistön tutkimukset.
Radiolääke annetaan injektiona verenkiertoon. Joissakin tapauksissa se voidaan antaa kapselina suun kautta tai hengitettynä aerosolina. Radiolääke hakeutuu tutkittavaan kudokseen tai elimeen aineenvaihdunnan kautta. Näin voidaan selvittää elinten toiminnan ja aineenvaihdunnan muutoksia. Monet elintoimintojen häiriöt pystytään havaitsemaan isotooppitutkimuksissa hyvinkin varhaisessa vaiheessa.
Radioaktiivisuuden kertymistä tutkittavaan elimeen tai kudokseen voidaan seurata kameroilla, jotka havaitsevat radiolääkkeiden lähettämää gammasäteilyä. Perinteisessä isotooppikuvantamisessa käytetään gammakameroita, joilla saadaan kaksiulotteisia kuvia, ja yksifotoniemissiotomografiaa (SPET), jolla saadaan kolmiulotteisia kuvia.
Kun käytetään positroneja lähettäviä radiolääkkeitä, voidaan hyödyntää positroniemissiotomografiaa (PET). Sen avulla saadaan kolmiulotteinen kuva, johon voidaan tarvittaessa yhdistää TT-kuvaus. Tällöin myös tutkimuksen diagnostinen tarkkuus paranee, koska radiolääkkeen jakautuminen elimistössä nähdään tarkemmin.
Sädehoito ja isotooppihoito
Sädehoito on yleinen syövän hoitomuoto, joka yhdistetään usein leikkaus- ja lääkehoitoon. Sädehoidossa käytetään suurienergistä säteilyä, jolla pyritään tuhoamaan syöpäsoluja ja kutistamaan kasvaimia vaurioittamalla jakautuvien solujen rakenteita. Koska syöpäsolut jakautuvat normaalia kudosta nopeammin, ne ovat erityisen herkkiä säteilyn vaikutuksille.
Sädehoito annetaan yleensä kehon ulkopuolelta sädehoitolaitteella eli lineaarikiihdyttimellä. Sen avulla säteily kohdistetaan tarkasti kasvaimeen. Tätä kutsutaan ulkoiseksi sädehoidoksi. Sisäisessä sädehoidossa säteilylähde viedään tyypillisesti kehon sisälle lähelle syöpäkasvainta muutaman minuutin ajaksi. Ulkoista tai sisäistä sädehoitoa saanut potilas voi kotiutua heti, sillä hän ei säteile hoidon jälkeen.
Isotooppihoidossa potilaalle annetaan radiolääkettä, joka hakeutuu syöpäkasvaimeen. Isotooppihoidolla voidaan muun muassa hillitä kilpirauhasen liikatoimintaa tai hoitaa kilpirauhassyöpää. Isotooppitutkimuksiin verrattuna isotooppihoidoissa käytettävät radiolääkkeiden aktiivisuudet ovat huomattavasti suurempia ja radiolääkkeiden puoliintumisajat pidempiä. Tämän vuoksi radioaktiivisen lääkkeen saaja ja hänen eritteensä voivat säteillä hoidon jälkeen jonkin aikaa. Isotooppihoidon jälkeen potilaan ja hänen läheistensä onkin tärkeää noudattaa sairaalan antamia ohjeita.
Eläinten tutkimukset ja hoidot
Säteilyn käyttö on lisääntynyt myös eläinlääkärien vastaanotoilla. Esimerkiksi röntgen- ja hammasröntgenlaitteet ovat nykyisin eläinlääkärin perustyökaluja. Myös tietokonetomografiakuvaus on viime vuosina yleistynyt eläinlääkäriasemilla. Useimmiten kuvataan pieneläimiä, kuten koiria, kissoja tai muita lemmikkieläimiä. Lisäksi voidaan kuvata suurempia eläimiä, kuten hevosia ja tuotantoeläimiä. Osa kuvauksista tehdään eläinlääkäriasemilla erillisessä kuvaushuoneessa, osa kuljetettavilla laitteilla esimerkiksi hevostalleilla.
Röntgenkuvan onnistumisen kannalta on tärkeää, että eläin pysyy tutkimuksen ajan liikkumatta. Siksi eläin usein rauhoitetaan tai nukutetaan tutkimuksen ajaksi. Jos tämä ei ole mahdollista, eläimen omistaja, eläinlääkäri tai eläintenhoitaja voi pitää eläimestä kiinni kuvauksen aikana. Tutkimuksen aikana on tärkeää huolehtia kiinnipitäjän, henkilökunnan ja muiden henkilöiden säteilyturvallisuudesta.
Säteilyä voidaan käyttää myös kissojen kilpirauhasen liikatoiminnan hoidossa. Tällöin kissalle annetaan radiojodihoitoa. Hoidon jälkeen kissa on pidettävä eristyksissä eläinlääkäriasemalla, kunnes sen elimistössä oleva radioaktiivisuus on pienentynyt riittävästi. Tämänkin jälkeen on tärkeää välttää läheistä kontaktia kissan kanssa eläinlääkärin määrittelemän ajan. Lisäksi kissan jätöksiä on käsiteltävä erityisen huolellisesti hoidon jälkeen. Näin vältytään tarpeettomalta säteilyaltistukselta.
Teollisuus ja tutkimus
Umpilähteiden käyttö
Umpilähteitä käytetään yleisimmin prosessiteollisuudessa radiometrisinä mittalaitteina eli pintakytkiminä, pinnankorkeusmittareina tai kuljetinvaakoina. Pintakytkimiä ja pinnankorkeusmittareita käytetään, kun on tarve saada tieto säiliön/siilon täyttöasteesta tai kun halutaan, että säiliö tai siilo ei pääse tyhjenemään esimerkiksi polttoaineesta. Tällöin pintakytkimeen tai pinnankorkeusmittariin kuuluu säiliön tai siilon toiselle puolelle kiinnitetty ilmaisin.
Lisäksi umpilähteitä voidaan käyttää kosteus- ja tiheysmittalaitteissa. Tällöin niiden avulla voidaan selvittää esimerkiksi maaperän kosteutta ja tiheyttä.
Umpilähteitä voidaan käyttää myös tuotteen laadun varmistuksessa esimerkiksi kalvo- ja paperiteollisuudessa. Tällöin umpilähteen avulla mitataan tuotteen, kuten sellun tai paperin, pintapainoa.
Säteilymittareissa umpilähteitä käytetään kalibrointilähteinä mittareiden toiminnan tarkastamisessa.
Röntgenlaitteiden käyttö
Röntgenlaitteita käytetään paljon esimerkiksi elintarviketeollisuuden laaduntarkkailussa. Yleisimmin tällöin käytettävä röntgenlaite on läpivalaisulaite, jonka avulla voidaan varmistaa, ettei elintarvikkeen joukkoon ole päätynyt vierasesineitä. Toinen yleinen röntgenlaitteiden käyttökohde on matkatavaroiden läpivalaisu lentokenttien tai laivaterminaalien turvatarkastuksissa. Tällaiset röntgenlaitteet ovat usein suojattuja, jolloin laitteen käyttäjä tai laitteen läheisyydessä muutoin oleskeleva henkilö ei altistu säteilylle.
Röntgenlaitteita käytetään myös erilaisten materiaalien koostumuksen selvittämisessä. Esimerkiksi romupihoilla röntgenlaitetta voidaan käyttää kierrätysmetallien alkuainekoostumuksen määrittämisessä. Lisäksi röntgenlaitteita voidaan käyttää maaperätutkimuksessa joko kenttämittauksissa tai laboratorio-olosuhteissa. Tällaiset röntgenlaitteet ovat tyypillisesti liikuteltavia laitteita.
Röntgenlaitteita käytetään myös ainetta rikkomattomassa tarkastuksessa (NDT-kuvaus). Tarkastuksen kohteina voivat olla esimerkiksi hitsaussaumat tai valukappaleet. Kuvauksessa röntgenlaite on kuvattavan kohteen toisella puolella ja filmi tai kuvauslevy toisella puolella. NDT-kuvauksia tehdään sitä varten rakennetussa kuvaushuoneessa tai ilman kuvaushuonetta esimerkiksi teollisuuslaitoksissa.
Avolähteiden käyttö
Avolähteitä ovat muut radioaktiiviset lähteet kuin metallikapseleihin tai muuten umpilähteisiin pakatut radionuklidit. Avolähteet ovat olomuodoltaan kiinteitä, nestemäisiä tai tietyissä tapauksissa kaasuja.
Avolähteitä ovat radioaktiiviset lääkeaineet, joita käytetään isotooppilääketieteessä. Niitä voidaan käyttää sairauksien tutkimiseen eli diagnostiikkaan tai hoitoon eli terapiaan. Avolähteitä käytetään yliopistoissa ja muissa tutkimuslaitoksissa erilaisina merkkiaineina. Avolähteillä tehdään esimerkiksi prekliinistä lääketutkimusta tai biokemiallista tutkimusta, muun muassa erilaisia aineenvaihduntatutkimuksia. Isotooppilääketieteessä sekä tutkimuksessa käytettävissä radioaktiivisissa merkkiaineissa radioaktiivinen nuklidi on liitetty osaksi jotain muuta yhdistettä, kuten lääkeainetta tai ravintoainemolekyyliä.
Avolähteitä käytetään merkkiaineina, joiden avulla voidaan tutkia aineiden kulkeutumista esimerkiksi erilaisissa putkistoissa tai teollisuuden prosesseissa. Radioaktiivinen merkkiaine syötetään prosessin joukkoon ja sen virtausta seurataan säteilymittarin avulla.