Sexl Physik 8, Schulbuch

Radioaktive Isotope lassen sich z. B. durch Beschuss von Atomkernen mit Neutro- nen erzeugen. Bei Kernwaffenexplosionen und in Kernkraftwerken entstehen als Folge der Kernspaltung bzw. durch Neutroneneinfang zahlreiche Radionuklide. Zur Erzeugung künstlicher Isotope, wie sie z. B. in der Nuklearmedizin benötigt werden, verwendet man meist die intensive Neutronenstrahlung, die von Kernre- aktoren ausgeht oder Teilchenstrahlung aus Beschleunigern. Ionisierende Strahlung kann Bakterien und Keime abtöten. Geeignete Isotope wer- den daher zur Sterilisation (z. B. von Einwegspritzen) verwendet. Die Bestrahlung von Lebensmitteln zur Konservierung ist in Österreich verboten. 3. Beispiel: Radioaktive Indikatoren in der Nuklearmedizin Lage und Ausbreitung radioaktiver Materialien kann man anhand der von ihnen emittierten Strahlung leicht feststellen. Deshalb dienen radioaktive Isotope heute in vielen Bereichen der Physik, Chemie, Biologie, Medizin und Technik als Indika- toren . Sie erlauben es beispielsweise, Stoffwechselvorgänge zu verfolgen. Hierzu muss dem Organismus eine geringe Menge eines geeigneten radioaktiven Isotops zugeführt werden. Eines der bekanntesten Beispiele ist die Diagnose von Schilddrüsenerkrankungen. Man verabreicht (oder injiziert) dem Patienten das Iod-Isotop I-131 ( T 1/2 = 8d ). Das Iod wird in der Schilddrüse gespeichert. Unter Abgabe von β - und γ -Strahlung zer- fällt I-131 in das stabile Xenon-Isotope Xe-131 . Eine Gammakamera registriert in gewissen Zeitabständen die γ -Emission. Der Radiologe bestimmt daraus den Io- danteil, der in der Schilddrüse eingelagert wurde, und prüft, ob ihre Funktion nor- mal ist oder nicht. Mit bildgebenden Verfahren lässt sich die Verteilung in der Schilddrüse darstellen. Dieses Verfahren bezeichnet man als Szintigrafie (  47.3 ). Neben Schilddrüsenerkrankungen lassen sich in ähnlicher Weise auch die Funkti- on anderer Organe überprüfen oder Abnormitäten lokalisieren, z. B. Lungenemboli- en, Nierenerkrankungen, Verengungen von Herzkranzgefäßen oder Knochenme- tastasen. Nuklearmediziner benutzen im Allgemeinen kurzlebige Isotope, die entweder im Spital selbst mit einem Zirkularbeschleuniger oder in einem Kernre- aktor erzeugt werden. Ca. 5% der in der Nuklearmedizin entstehenden Abfallstoffe beinhalten langlebige Isotope und müssen endgelagert werden (s. auch S. 57).  Untersuche, überlege, forsche: Medizin und Physik 47.1 W 2  In der Medizin werden bildgebende Verfahren verwendet, deren Grundlagen in vielen Bereichen der Physik zu finden sind (z. B. S. 61). Verschaffe dir einen Über- blick und versuche den physikalischen Hintergrund der Verfahren zu verstehen. Welche Verfahren beruhen auf elektromagnetischen Wellen? 47.4 Eine 3-D-Ultraschallaufnahme eines Ungeborenen. Damit ist es mög- lich, eine Vielzahl von Fehlbildungen und kindlichen Erkrankungen frühzeitig zu erkennen oder auszuschließen. 47.5 Ein Infrarotbild ermöglicht es, die Temperatur einzel- ner Körperbereiche zu bestimmen. Dies kann helfen, krankes Gewebe zu finden: Krankes und gesundes Gewebe unterscheiden sich häufig darin, wie schnell Nährstoffe verbraucht werden. 47.1 Die Radiokarbon-Methode ergab, dass die auf einem Ötztaler Gletscher gefundene Mumie („Ötzi“) rund 5 000 Jahre alt ist. 47.2 Mit radioaktiven Markierungsstoffen (Tracern) kann man Stoffwechselwege einer bestimmten Substanz im Körper verfolgen. Die beiden oberen Bilder zeigen das Gehirn einer gesunden, älteren Person, jene unten einen Alzheimerpatienten. Deutlich sind die Ablage- rungen (Plaques) sichtbar. 47.3 Szintigramm einer gesunden Schilddrü- se. Szintigrafie ist ein bildgebendes Verfahren, bei dem die vom Radionuklid ausgehenden γ -Strahlen mit einer Gamma-Kamera regist- riert werden. Die so erhaltenen Daten werden mit Hilfe geeigneter Programme als Bild wie- dergegeben. 47 | Kernphysik Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv