Die Medizinische Anwendung von Radioaktivität

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Inhalt:
1. Grundwissen
2. Diagnosemethoden
3. Röntgenstrahlung
4. Das Röntgendiagnosegerät
5. Die Strahlentherapie
 

1. Ein wenig Grundwissen
Jeder Mensch, der schon einmal geröntgt wurde, mußte sich radioaktiver Strahlung aussetzen. Auch hier findet man viele Punkte bestätigt, mit denen man sich beim Thema Atomphysik beschäftigt hat. Zum Schutz anderer Organe werden nicht zu durchleuchtende Körperteile mit Bleiwesten abgehangen. Auch verlassen die Angestellten den Raum, wenn "die Bilder geschossen werden".
Das Prinzip ist theoretisch einfach: Körperteile mit hoher Dichte lassen weniger Strahlung durch als Weichteile, Knochen erscheinen auf dem Film anschließend hell. Dort wo der Knochen gebrochen ist können Strahlen durchdringen und belichten das Fotopapier. Nun hat man auch den Bruch auf dem Bild...
Auch bei Durchblutungsstörungen kommt Strahlung zum Einsatz: Man injiziert dem Patienten eine radioaktive Lösung die dann den Laufweg des Blutes auf einem Meßgerät sichtbar macht. Jetzt kann man erkennen, wo in der Arterie (z.B. Herzmuskel / Kranzgefäße) eine Verkalkung vorliegt.
Auch bei Schilddrüsenerkrankungen kommt Radioaktivität vor. Zerstörtes Gewebe der Schilddrüse speichert kein Jod (das für diesen diagnostischen Zweck strahlt) mehr, auf dem Meßgerät kann man den Umfang eines Geschwulstes sofort deutlich erkennen.
Strahlentherapie verwendet, um die zerstörten Zellinformation einer Krebszelle ganz zu vernichten und die Zelle so abtöten. Ein weiteres Teilen dieser bösartigen Geschwulst kann bei richtiger Anwendung fast ausgeschlossen werden.

3. Röntgenstrahlung
Röntgenstrahlung ist eine kurzwellige und energiereiche Strahlung die Materie durchdringen kann. Die Wellenlänge von Röntgenstrahlung ist wesentlich kürzer als die von sichtbarem Licht: Die Länge dieser Wellen liegt etwa zwischen 100 Nanometer, das entspricht einem Wert von 1/10.000.000 Meter, bis hinzu 0,01 Pikometer (1 Pikometer entspricht 1 billionstel Meter)(Licht: 40 millionstel Zentimeter (Violett) bis zu 75 millionstel Zentimeter (Rot)). 1895 wurde diese Strahlung von Röntgen bei einem Experiment mit Gasentladungsröhren eher zufällig entdeckt. Er gab damals dieser noch unbekannten Strahlen den Namen X – Strahlen.
Röntgen beschrieb die Eigenschaften der Röntgenstrahlen sehr genau und erhielt dafür 1901 den ersten Nobelpreis für Physik.
Im oberen Bereich grenzt die Röntgenstrahlung an die kurzwellige Strahlung der ultravioletten Strahlung, während sie nach unten fast bis zur Gammastrahlung reicht.
Je kürzer die Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung ist, desto größer sind Energie und Durchdringungskraft. Im Falle der Röntgenstrahlung spricht man daher bei größeren Wellenlängen nahe des ultravioletten Strahlungsbandes des Spektrums von weichen, entsprechend bei kürzeren Wellenlängen am unteren Rand des Bereichs der Gammastrahlen von harten Röntgenstrahlen. Insgesamt teilt man die Röntgenstrahlung in sechs große Bereiche ein: die überweichen, die weichen, die mittelharten, harte sowie die überharten Röntgenstrahlen. Ein Gemisch von Röntgenstrahlen mit vielen verschiedenen Wellenlängen bezeichnet man als weiße Röntgenstrahlung; dagegen enthält z. B. monochromatische Röntgenstrahlung nur eine einzige Wellenlänge. Monochromatische Strahlung lässt sich aus weißem Röntgenlicht gewinnen, das dazu durch einen speziellen Filter geleitet wird. Röntgenstrahlung wird durch Elektronenübergänge zwischen den Elektronenschalen eines Atoms erzeugt. Röntgenstrahlung entsteht, wenn sich Elektronen mit sehr hoher Energie auf einen Atomkern zu bewegen und ein Kernnahes Elektron anregen. Beim eindringen in die Atomhülle geben die abgebremsten Elektronen einen Teil ihrer Energie in elektromagnetischer Strahlung ab (weiße Röntgenstrahlen).

4. Das Röntgendiagnosegerät
in der Medizin ein Gerät, mit dessen Hilfe man innere Organe untersucht. Seine wesentlichen Bestandteile sind eine Röntgenstrahlröhre und ein Leuchtschirm. Zwischen diesen beiden wird der zu untersuchende Körper plaziert. Röntgenstrahlen, die direkt auf den Schirm treffen, ergeben dort eine helle Fläche. Werden sie im Körper des Patienten teilweise absorbiert, so resultiert auf dem Schirm an den betreffenden Stellen eine mehr oder weniger dunkle graue Fläche. So zeichnen sich Knochen als sehr dunkle Schatten auf dem Schirm ab, während andere Gewebe, etwa der Herzmuskel, als hellere Grautöne erscheinen. Will man den Darm untersuchen, dann wird dem Patienten zuvor ein Salz (meist das Sulfat des Bariums) oral verabreicht oder direkt in den Darm eingeführt. Das Element Barium absorbiert die Röntgenstrahlen relativ stark, so dass der Durchgang des Bariumsalzes durch den Verdauungskanal auf dem Schirm gut zu erkennen ist.
Mit Hilfe der Röntgendiagnostik kann man beispielsweise Krebserkrankungen der Knochen oder des Verdauungstraktes erkennen, ferner Geschwüre von Magen oder Darm sowie die Osteoporose, eine Erkrankung, bei der die Knochensubstanz abgebaut wird.
 

5. Die Strahlentherapie
Ist die Behandlung eines erkrankten Körperteils mit ionisierender Strahlung um beispielsweise eine Krebserkrankung zu vernichten. Das Ziel dieser Behandlung ist das den Tumor möglichst stark zu schädigen und das gesunde Fleisch dabei zu schonen. Das erreicht man allerdings nur wenn man die Strahlen optimal auf das erkrankte Gewebe ausrichtet. Bei der Behandlung wird zunächst die Lage des Tumors bestimmt und dann wird eine regelmäßige Strahlendosis verordnet. Diese kann mehrmals täglich verabreicht werden oder auch nur 2 mal in der Woche, je nach Groesse des Tumors. Die Dosis der Strahlen wird in Gray (Gy) gemessen.
Ioniesierende Strahlen verursachen Zellschäden indem sie die im Zellkern befindliche Desoxyribonucleinsäure angreifen und das teilen dieser Zelle verhindern. Oder diese Strahlen verändern die Erbsubstanz durch Mutation so, dass es zu Störungen in der Funktion der Zellen kommt und diese vom körpereigenenem Abwehrsystem angegriffen werden. Wie auch bei der Chemotherapie werden bei der Strahlentherapie auch gesunde Zellen angegriffen und unwiderruflich geschädigt. Aus diesem Grund muss die Lage des Tumors sehr genau festgestellt werden um die Schädigung des gesunden Gewebes möglichst gering zu halten - gleichzeitig muss auch dafür gesorgt werden, dass die krebsartigen Wucherungen vernichtend getroffen werden.
Es ist äußerst wichtig, dass der Patient bei der Behandlung richtig positioniert wird: Der Patient wird meist in Rückenlage behandelt, damit ein gerichteter, gebündelter Strahl exakt auf das behandelte Körperteil geschickt werden kann. Sobald die Stelle markiert ist wird mit der Behandlung begonnen. Um die genaue Lage der äußeren Tumorrändern bestimmen zu können wird meist eine Computertomographie erstellt (eine bestimmte Art des Röntgen). Die Ausrichtung der Strahlen übernimmt ein Computer, der dafür sorgt, dass die Abstände genau eingehalten werden und die geringstmögliche Photonenzahl auf das Gewebe trifft.
Die häufigsten Anwendungen der Strahlentherapie sind die Telecurietherapie und die Telegrammatherapie. Das sind alles externe Strahlentherapien, bei denen ein Photonenstrahl auf den im Körper liegenden Tumor gerichtet wird. Die Telecurietherapie wird in drei verschiedene Klassen eingeordnet: die Oberflächen-, die Orthovolt- sowie die Megavolttherapie. Bei der Oberflächentherapie werden weiche Strahlen auf die oberste Hautschicht und die Lippen gesetzt. Die mittelharten Strahlen der Orthovolttherapie werden meist dazu benutzt Tochtergeschwülste eines Haupttumors zu vernichten. Die Megavolttherapie kann sogar bei tiefer liegende Geschwülsten verwendet werden.
Die Tiefentherapie, bei der radioaktive Elemente direkt in den Körper eingesetzt werden (Cäsium 137), wird nur eingesetzt wenn der Tumor leicht zu erreichen ist und die Grösse genau bestimmbar ist. Der Vorteil ist dabei, das der Tumor einer sehr hohen Strahlendosis ausgesetzt wird, die auch mehrere Tage im Körper belassen werden kann. Diese Form der Strahlentherapie wird meist bei Cervixtumoren (Gebärmuttermund und -hals) eingesetzt.
Ein Risiko der Strahlentherapie ist, das sie nicht nur bekämpfen kann, sondern auch Krebs erzeugen kann. Besonders Kinder sind dabei sehr anfällig, man stellte fest, dass Kinder die frühzeitig einer hohen Strahlendosis ausgesetzt waren bösartige Schilddrüsentumore hatten. Viele Leukämieerkrankungen lassen sich auf eine erhöhte Strahlendosis in der Kindheit zurückführen. Die Nebenwirkungen einer Strahlentherapie sind meist Appetitmangel, Übelkeit, Erbrechen, das Auftreten dieser Körperreaktionen bezeichnet man als Strahlenkater. Häufig kommt es auch zu Hautstörungen, Juckreiz und Rötungen und einer deftigen  Enteritis. Auch leiden viele Strahlentherapierte unter einer Schwächung des Immunsystems, die Folgen sind Infektionen wie Tuberkulose, Pilzinfektionen und die verschiedensten parasitären Erkrankungen mit denen gesunde Menschen eher wenig Probleme haben.