ヨウ素131

ヨウ素131、 ¹³¹私

一般的な
シンボル	131私
名前	ヨウ素 131、131I、I-131、 放射性ヨウ素
陽子 ( Z )	53
中性子 ( N )	78
核種データ
半減期 （t 1/2）	8.0249(6) d [1]
同位体質量	130.90612638(65) [2] ダ
スピン	7/2+ [1]
崩壊生成物	131ゼー
減衰モード
減衰モード	崩壊エネルギー( MeV )
ヨウ素の同位体 核種の完全な表

ヨウ素131（^1​​31 I、I-131）は、1938年にカリフォルニア大学バークレー校でグレン・シーボーグとジョン・リビングードによって発見された重要なヨウ素放射性同位体です。 ^[3]放射性崩壊半減期は約8日です。原子力、医療診断および治療手順、天然ガス生産に関連しています。また、核分裂生成物中に存在する放射性同位体として重要な役割を果たしており、1950年代の野外原子爆弾実験やチェルノブイリ原発事故による健康被害の重要な原因であったほか、福島原発危機の最初の数週間の汚染被害の大部分を占めていました。これは、^{131 Iが}ウランとプルトニウムの主要な核分裂生成物であり、核分裂生成物全体の約3％（重量ベース）を占めるためです。他の放射性核分裂生成物との比較については、核分裂生成物収量を参照してください。 ^{131 I も、}トリウムから生成されるウラン 233の主要な核分裂生成物です。

ヨウ素131はベータ崩壊の様式のため、透過した細胞や数ミリ離れた他の細胞に突然変異や死を引き起こします。このため、高線量の同位元素は、放射線の影響でがん化するはずの甲状腺組織を死滅させる傾向があるため、低線量よりも危険性が低い場合があります。たとえば、甲状腺腺腫の治療に中程度の線量のヨウ^素131を投与された小児では甲状腺がんの増加が認められましたが、はるかに高い線量を投与された小児では増加が認められませんでした。^[4]同様に、中程度の線量では^{ヨウ素131の吸収により甲状腺がんのリスクが直線的に増加するにもかかわらず、}バセドウ病の治療に超高線量の^{ヨウ素131を}投与したほとんどの研究では、甲状腺がんの増加は認められませんでした。^[5]そのため、ヨウ素131は医療用途（特に小児）で少量使用されることはますます少なくなり、標的組織を殺す方法として、大量かつ最大限の治療用量でのみ使用されることが増えています。これは「治療的使用」として知られています。

ヨウ素 131 は、そのエネルギーと放射線量の約 10% がガンマ線によるものであるため、治療目的で投与される場合はいつでも核医学画像診断技術 (ガンマカメラなど) で「見る」ことができます。ただし、残りの 90% の放射線 (ベータ線) は、同位体を「見る」または「画像化する」能力にはまったく寄与せずに組織損傷を引き起こすため、核画像診断のみが必要な場合には、ヨウ素 123 (ヨウ素の同位体を参照) などの損傷の少ない他の放射性ヨウ素同位体が好まれます。同位体^{131 I は、他のヨウ素放射性同位体に比べて費用が安いため、純粋に診断 (つまり、画像診断) 目的で使用されることがあります。131 I}の非常に少量の医療画像診断線量では、甲状腺がんの増加は示されていません。¹³¹ Iが低コストで入手できるのは、原子炉で天然テルルに中性子を照射して^{131 I を比較的簡単に生成し、その後、さまざまな簡単な方法 (加熱して揮発性ヨウ素を除去するなど) で131 I を分離できるためです。対照的に、他のヨウ素放射性同位元素は通常、加圧}キセノンガスのカプセルにサイクロトロン放射を照射するなど、はるかに高価な技術で生成されます。^[6]

ヨウ素131は、最も一般的に使用されているガンマ線放射性工業トレーサーの1つでもあります。放射性トレーサー同位体は、水圧破砕液とともに注入され、水圧破砕によって生成された亀裂の注入プロファイルと位置を決定します。^[7]

いくつかの研究では、医療治療で使用される量よりもはるかに少ない偶発的なヨウ素131の被曝が、偶発的な核汚染後の甲状腺がん増加の主な原因であると考えられています。これらの研究では、がんは^{131ヨウ素によって引き起こされた残留組織の放射線損傷から発生し、 131}ヨウ素が崩壊してからかなり経ってから被曝から数年後に現れると想定されています。 ^{[8] [9]}他の研究では相関関係は見つかりませんでした。^{[10] [11]}

¹³¹ I の生成のほとんどは、原子炉内の天然テルルターゲットの中性子照射によるものです。天然テルルの照射により、半減期が数時間を超える唯一の放射性核種である^{131 I がほぼ完全に生成されます。これは、}テルルのほとんどの軽い同位体が、より重い安定同位体、または安定ヨウ素またはキセノンになるためです。ただし、最も重い天然テルル核種である¹³⁰ Te (天然テルルの 34%) は、中性子を吸収してテルル 131 になり、半減期 25 分でベータ崩壊して¹³¹ I になります。

テルル化合物は酸化物としてイオン交換カラムに結合した状態で照射することができ、発生した¹³¹ I はアルカリ溶液に溶出する。^[12]より一般的には、粉末状の元素テルルを照射し、蒸気圧がはるかに高いヨウ素を乾留して¹³¹ I を分離する。その後、元素を標準的な方法で弱アルカリ性溶液に溶解し、ヨウ化物と次亜ヨウ素酸塩（すぐにヨウ化物に還元される）として^{131 I を生成する。 [13]}

¹³¹ Iはウラン235から2.878%の収率で生成される核分裂生成物であり^[14]、核兵器実験や原子力事故で放出される可能性がある。しかし、半減期が短いため、冷却された使用済み核燃料中に大量には存在しない。一方、ヨウ素129の半減期は¹³¹ I の約10億倍である。

いくつかの原子力発電所からは少量ながら大気中に放出されている。^[15]

^{131 I は、}ベータ線とガンマ線を放出しながら、半減期8.0249(6) 日^[1]で崩壊します。このヨウ素同位体は、その核内に 78 個の中性子を持ちますが、唯一の安定核種である¹²⁷ I は 74 個の中性子を持っています。崩壊すると、¹³¹ I は、ほとんどの場合 (89%)、971 keV の崩壊エネルギーを消費して、2 段階で安定したキセノン 131 に変換され、ベータ崩壊の直後にガンマ崩壊が続きます。

${\displaystyle {\ce {^{131}_{53}I->\beta {}+{\bar {\nu }}_{e}+_{54}^{131}Xe^{\ast } {}+606keV}}}$

${\displaystyle {\ce {^{131}_{54}Xe^{\ast }->_{54}^{131}Xe+\gamma {}+364keV}}}$

^{したがって、 131} Iの崩壊で主に放出されるのは、最大エネルギーが606 keV（89%存在率、その他248～807 keV）の電子と364 keVのガンマ線（81%存在率、その他723 keV）である。^[16]ベータ崩壊では反ニュートリノも生成され、ベータ崩壊エネルギーのさまざまな量を運び去る。電子は平均エネルギーが高いため（190 keV、典型的なベータ崩壊スペクトルが存在する）、組織への浸透は0.6～2 mmである。^[17]

食物に含まれるヨウ素は体内に吸収され、甲状腺の機能に必要な甲状腺に集中します。放射性降下物により環境中に^{ヨウ素 131}が高濃度で存在する場合、汚染された食物を介して吸収され、甲状腺にも蓄積されます。ヨウ素が崩壊すると、甲状腺に損傷を与える可能性があります。ヨウ素¹³¹への曝露による主なリスクは、後年、放射線誘発性癌のリスクが増加することです。その他のリスクとしては、非癌性腫瘍や甲状腺炎の可能性などがあります。^[5]

被爆時の年齢が上がるにつれて、後年の甲状腺がんのリスクは減少するようです。リスク推定のほとんどは、放射線被爆した子供や十代の若者を対象とした研究に基づいています。成人が被爆した場合、疫学者にとって、同様の被爆グループと比較して甲状腺疾患の発生率に統計的に有意な差があることを検出することは困難でした。^{[5] [19]}

ヨウ素サプリメントを摂取することで体内のヨウ素総量が増加し、顔や胸部への吸収と保持が減少し、放射性ヨウ素の相対的な割合が低下するため、リスクを軽減することができます。しかし、このようなサプリメントは、災害後、ポーランドの子供たちに広く配布されたにもかかわらず 、チェルノブイリ原子力発電所に最も近い住民には一貫して配布されませんでした^{[20] 。}

米国では、1950年代から1960年代初頭にかけて、地上核実験の結果として汚染された新鮮な牛乳を飲んだ子供たちが、ヨウ素^{131の降下物による被曝量が最も高かった。 [8]}国立がん研究所は、降下物中のヨウ素¹³¹への曝露による健康影響に関する追加情報を提供しているほか、^{[21]米国の3070郡それぞれについて、1971年以前に生まれた人に関する個別の推定値も提供している。計算は、}ネバダ核実験場で実施された核兵器実験による降下物に関する収集データから行われた。^[22]

2011年3月27日、マサチューセッツ州公衆衛生局は、米国マサチューセッツ州で採取された雨水のサンプルからヨウ素131が極めて低濃度で検出されたと報告した。これはおそらく福島原子力発電所から発生したものである。^{[ 23]}発電所付近の農家は生乳を廃棄したが、米国での検査では牛乳サンプルからヨウ素131が1リットルあたり0.8ピコキュリー検出されたが、放射線レベルはFDAの「規定介入レベル」の5,000分の1であった。レベルは比較的急速に低下すると予想された^[24]

ヨウ素 131 への曝露を防ぐ一般的な治療法は、ヨウ化物塩またはヨウ素酸塩として、通常の安定したヨウ素 127を甲状腺に浸透させることです。

ヨウ素131は、核医学における非密封線源放射線療法で、さまざまな症状の治療に使用されています。診断用画像診断用のガンマカメラで検出することもできますが、診断目的のみで投与されることはまれで、通常は治療用量の投与後に画像診断が行われます。 ^[26]ヨウ化物塩としての¹³¹ Iの使用は、甲状腺の正常細胞によるヨウ素の吸収メカニズムを利用しています。

¹³¹ Iの主な用途には、バセドウ病による甲状腺中毒症(甲状腺機能亢進症)や、ときに甲状腺機能亢進結節 (悪性ではないが異常に活動的な甲状腺組織) の治療が含まれる。バセドウ病による甲状腺機能亢進症の治療に放射性ヨウ素を使用することは、 1941 年にSaul Hertzによって初めて報告された。投与量は通常、外来患者に対して経口投与 (液体またはカプセル) され、通常は 400～600メガベクレル(MBq) である。^[27]放射性ヨウ素 (ヨウ素 131) 単独では、治療後の最初の数日間に甲状腺中毒症を悪化させる可能性がある。治療の副作用の 1 つは、最初の数日間は甲状腺機能亢進症の症状が悪化することです。これは、放射性ヨウ素が甲状腺細胞を破壊すると、細胞が血流に甲状腺ホルモンを放出する可能性があるためです。このため、患者はメチマゾールなどの甲状腺機能抑制薬で前治療されたり、プロプラノロールなどの対症療法が行われたりすることがある。放射性ヨウ素治療は授乳中や妊娠中には禁忌である^[28]

ヨウ素131は、甲状腺中毒症よりも高用量で、甲状腺癌の治療のための甲状腺全摘出後の残存甲状腺組織の除去に使用されます。^{[29] [27]}

ヨウ素 131 の一般的な治療量は 2220 から 7400メガベクレル(MBq)です。 ^[30]この高い放射能と、溶解していないカプセルの近くでは胃の組織がベータ線に晒される可能性が高くなるため、ヨウ素 131 は少量の液体で人間の患者に投与されることがあります。この液体の投与は通常、ストローで行われ、遮蔽された容器から液体をゆっくりと慎重に吸い上げます。^[31]動物 (甲状腺機能亢進症の猫など) に投与する場合、実用上の理由から同位元素は注射で投与する必要があります。欧州のガイドラインでは、「患者にとってより楽で、介護者にとってより優れた放射線防護」のため、カプセル投与を推奨しています。^[32]

アブレーション線量は通常入院患者に対して投与され、IAEA国際基本安全基準では放射能が1100MBq以下に下がるまで患者を退院させないことを推奨している。^[33] ICRPの勧告では、放射性核種治療を受けている患者の「介護者および介護者」は線量制限の目的で一般市民として扱われるべきであり、患者に対するいかなる制限もこの原則に基づいて設計されるべきであるとされている。^[34]

ヨウ素131による治療を受けている患者は、1か月間（投与量によってはそれより短い期間）性交を控えるよう警告され、女性はその後6か月間妊娠しないように言われる。「これは、残留する放射能の量が少なく、放射性ヨウ素治療による実際のリスクの医学的証拠がないにもかかわらず、胎児の発育に対する理論的リスクが存在するためです。このような予防措置により、胎児の放射能への直接的な被ばくが実質的になくなり、放射性ヨウ素被ばくによって理論的に損傷を受けた可能性のある精子による受胎の可能性が大幅に減少します。」^[35]これらのガイドラインは病院によって異なり、国の法律やガイドライン、および投与される放射線量によって異なります。放射線がまだ高いときに子供を抱きしめたり抱いたりしないようにアドバイスする病院もあり、他の人と1～2メートルの距離を取ることが推奨される場合もあります。^[36]

ヨウ素131は投与後数週間かけて体外に排出されます。ヨウ素131の大部分は3～5日で自然崩壊や汗や尿による排泄を通じて人体から排出されます。ヨウ素131で生成された甲状腺ホルモンが体内で処理されるにつれ、その後数週間にわたって少量が放出され続けます。このため、治療を受けた人が使用したトイレ、シンク、シーツ、衣類を定期的に掃除することが推奨されます。患者には、常にスリッパや靴下を履き、他の人との長時間の濃厚接触を避けるようにアドバイスされることもあります。これにより、家族、特に子供の偶発的な被曝を最小限に抑えることができます。^[37]放射性ヨウ素除去用に特別に作られた除染剤の使用が推奨される場合があります。放射性元素ヨウ素ガスが放出される可能性があるため、清掃に塩素系漂白剤溶液や塩素系漂白剤を含むクリーナーを使用することは推奨されません。^[38]空気中のヨウ素131は、間接被曝のリスクを高め、広範囲に汚染を広げる可能性があります。患者は、家族への意図しない被曝を制限するために、可能であればバスルームがつながっている部屋に滞在することをお勧めします。

多くの空港には放射性物質の密輸を検知するための放射線検出器が設置されている。患者は、飛行機で旅行する場合、ヨウ素^{131による治療後95日までは空港の放射線検出器が反応する可能性があることを警告されるべきである。 [39]}

¹³¹ I 同位体は、治療に使用できる特定の放射性医薬品の放射性ラベルとしても使用されます。たとえば、褐色細胞腫や神経芽腫の画像診断と治療に使用される¹³¹ I-メタヨードベンジルグアニジン( ¹³¹ I-MIBG) などです。これらすべての治療用途において、¹³¹ I は短距離ベータ線によって組織を破壊します。組織への放射線損傷の約 90% はベータ線によるもので、残りはガンマ線 (放射性同位体からより遠い距離) によるものです。¹³¹ I はガンマ線放出体でもあるため、治療に使用した後、診断スキャンで確認できます。

少量の投与で甲状腺にベータ線を照射すると発がん性があるため、ヨウ素 131 が診断に主に使用されることや診断のみに使用されることはまれです (ただし、この同位元素は比較的製造しやすく、費用も安いため、過去には診断に使われることが多かった)。代わりに、ガンマ線をより純粋に放出する放射性ヨウ素であるヨウ素 123が診断検査 (甲状腺の核医学スキャン) に使用されます。半減期の長いヨウ素 125も、診断に半減期の長い放射性ヨウ素が必要な場合や、ベータ成分のない低エネルギーのガンマ線によりヨウ素 125 が有用な密封小線源治療 (小さな種子のような金属カプセルに封じ込められた同位元素) に使用されることがあります。ヨウ素の他の放射性同位元素が密封小線源治療に使用されることはありません。

¹³¹ Iを医療用同位元素として使用することが、カナダと米国の国境を通過する際にバイオソリッドの定期輸送が拒否される原因であると非難されている。 ^[40]このような物質は、医療施設から直接下水道に流入したり、治療後に患者が排泄したりして流入する可能性がある。

ヨウ素131は、1951年にドイツのミュンヘンの飲料水供給システムの漏水箇所を特定するために初めて使用され、同位体水文学や漏水検知に応用され、最も一般的に使用されるガンマ線放射性産業用放射性トレーサーの1つになりました。^{[41] [42] [43] [44]}

1940年代後半から、石油産業では放射性トレーサーが使われてきました。地表で標識を付けた水は、適切なガンマ検出器を使用して坑井内まで追跡され、流量を測定し、地下の漏出を検出します。ヨウ素131は、ヨウ化ナトリウム水溶液で最も広く使用されている標識同位体です。^{[45] [46] [47]これは、}水圧破砕流体の特性評価に使用され、水圧破砕によって作成された亀裂の注入プロファイルと位置を決定するのに役立ちます。^{[48] [49] [50]}

• ヨウ素 131 を毒物として使用すること (少量を長期間使用することで、人の思考力や善悪の判断力を阻害する) は、CBS の長寿テレビシリーズ「ペリー・メイスン」 (シーズン 5、エピソード 24、1962 年 3 月 24 日初回放送) のエピソード「憂鬱な狙撃手の事件」で中心的な役割を果たしました。

• ヨウ素の同位体
• 生物学におけるヨウ素

• 「ANL ファクトシート」(PDF) 。2003 年 6 月 14 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
• RadiologyInfo – 患者向け放射線情報リソース: 放射性ヨウ素 (I −131) 療法
• 環境医学の事例研究: ヨウ素 131 による放射線被曝
• 個人用国土安全保障放射線検出器の医療用放射性核種に対する感度と核医学患者のカウンセリングへの影響
• NLM 有害物質データバンク – ヨウ素、放射性物質