Sexl Physik 8, Schulbuch

63 | gefüllte Lunge ist strahlungsdurchlässig und daher schwarz. Der Computer berechnet aus den Daten von meh- reren hundert einzelnen Aufnahmen ein Schnittbild. Der Arzt erhält eine Vielzahl solcher Schnittbilder und kann da- raus ein räumliches Bild formen. Die bildgebende Diagnostik ist auch in der Zahnmedizin ein wichtiges Element. Bei der 3D-Dental-CT werden mittels Röntgenstrahlung achsenparallele Schnittbilder der Zähne und des Kiefers gemacht. Die hohe Auflösung der Bilder und die mittels Computer berechnete Darstellung der einzelnen Gewebeschichten gibt dem Arzt genaue Information über die Struktur des Kieferknochens und die Lage und den Zu- stand der Zahnwurzeln. Operationen am Kiefer bzw. Im- plantationen können präoperativ simuliert werden, die Füh- rung des Bohrers kann von einem Operationsroboter durchgeführt werden. Der Computer kann Ersatzteile (wie Implantate) errechnen, diese können in der Folge von einem 3D-Drucker hergestellt werden. Therapie Eines der wichtigsten therapeutische Verfahren der Medizi- nischen Physik ist die Strahlentherapie . Dabei werden gut- und bösartige Tumore mittels ionisierender Strahlung zer- stört oder deren Wachstum verzögert. Meist wird elektromagnetische Strahlung verwendet, vorwiegend sehr kurzwellige („harte“) Röntgenstrahlung, gelegentlich auch Teilchenstrahlen (Elektronen, Protonen, schwere Ionen). Laser werden in der Chirurgie sowohl zum Schneiden (La- serskalpell) als auch zum Verschließen von Blutgefäßen eingesetzt. Mittels Laser lassen sich z.B. defekte Beinvenen (Krampfadern) veröden oder Harnsteine zertrümmern. La- ser haben sich auch in der Dermatologie und in der ästheti- schen Chirurgie bewährt Beispiel: Laser in der Augenchirurgie Bei der Operation des Grauen Stars (Trübung der Augenlin- se) wird die natürliche Augenlinse durch eine künstliche Linse ersetzt. Dabei werden mit einem Laser Hornhaut­ schnitte durchgeführt und eine kreisrunde Öffnung der Kapsel angelegt, die natürliche Linse fragmentiert und ab- gesaugt, Hornhautverkrümmungen durch Schnitte korri- giert und eine Kunstlinse implantiert. Der Operateur ver- folgt die einzelnen Schritte über einen Monitor. Laser werden auch zur Korrektur der Hornhaut eingesetzt und ermöglichen es damit Menschen, auf eine Brille zu ver- zichten. Unverzichtbar ist der Laser bei Netzhauterkrankungen , wenn etwa in der Netzhaut Risse entstehen oder es gar zur Abhebung der Netzhaut kommt. Dabei wird der Laserstrahl vom Melanin in der Netzhaut absorbiert, was zu Wärmeent- wicklung und Koagulation führt. Die entstehenden Vernar- bungen sind so klein, dass sie nicht wahrgenommen wer- den. Auch Trübungen des Glaskörpers können mittels Laser verdampft werden. Beispiel: Strahlentherapie Die Bestrahlung kann von außen (extern) oder von innen erfolgen. Voraussetzung für die externe Bestrahlung ist ein auf Grundlage eines dreidimensionalen CT-Bildes erstellter Bestrahlungsplan, der über die Lage des Tumors und über die Energieabsorptionseigenschaften des Gewebes infor- miert. Daraus werden Art und Energie der Strahlung sowie Strahlrichtungen und Bestrahlungsfelder berechnet. Die Bestrahlung erfolgt in vielen Einzelbestrahlungen während mehrerer Wochen. Wurden ursprünglich Röntgengeräte als Strahlenquellen verwendet, so sind es heute Elektronenbe- schleuniger. Die mit Elektronenbeschleunigern erzeugte harte Röntgenstrahlung ist bis zu 1000fach kurzwelliger als bei der Röntgendiagnose von Knochenbrüchen. Um die Strahlenschädigung des gesunden Gewebes mög- lichst gering zu halten, erfolgt die Bestrahlung des Tumors aus unterschiedlichen Richtungen. 63.1 zeigt einen Elektronen-Linear-Beschleuniger. Die für eine externe Bestrahlung erforderliche harte Rönt- genstrahlung wird im Kopf des Geräts erzeugt. Dieser ro- tiert um das Isozentrum, einen virtuellen, durch einen Laserstrahl markierten Punkt. Das Isozentrum ist der Mit- telpunkt des zu bestrahlenden Gebiets. Mittels Computer wird für jeden Patienten ein individueller Bestrahlungsplan berechnet, der die Lage des Isozentrums und die Strahlen- belastung für das umliegende gesunde Gewebe angibt. Bei der internen Bestrahlung wird eine kleine, radioaktive Strahlenquelle ferngesteuert nahe an das erkrankte Gewe- be gebracht und nach einer vorausberechneten Zeit wieder entfernt. Nicht nur die Diagnose (s. S. 47) sondern auch die Therapie einer Schilddrüsen-Überaktivität erfolgt mit dem radioaktiven Jod-Isotop I-131 . Das Jod wird in der Schild- drüse gespeichert und zerstört die überaktiven Knoten im Gewebe. Nach der Behandlung muss man im Spital bleiben, bis die aus dem Körper emittierte γ -Strahlung unter einen Grenzwert gesunken ist. 63.1 Die Bestrah- lung erfolgt bei diesem Gerät mit Röntgenstrahlen, die im Kopf des Geräts durch einen Elektro- nenbeschleuniger erzeugt werden. 63.2 Die Abbildungen zeigen Teile eines Bestrahlungsplans. Der Patient hat einen inoperablen Tumor im Rachen mit Lymphknoten-Metastasen an beiden Halsseiten. Die Farben zeigen die Intensitätsverteilung der Strah- lung. Das Bild rechts oben zeigt das berechnete Dosis-Volumen-Histo- gramm der umliegenden Gewebe. Kernphysik Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des V rlags öbv