Radioaktivität in der Technik und Medizin

In diesem Kapitel werden die wichtigsten Fakten über die Entstehung von ionisierender Strahlung in der Medizin und ihrer Wirkungen auf den Menschen dargestellt. Zusätzlich ist in einem Kapitel auf die Wirkungen des Elektrosmogs- also von nicht ionisierender Strahlung, wie Radio-TV-oder Handystrahlung- auf die Gesundheit des Menschen eingegangen worden.

Unter ionisierender Strahlung versteht man Strahlung, die in Materie aufgrund ihrer Energie Ionen erzeugen kann. Dies können elektromagnetische Wellen mit einer Energie oberhalb der von UV-Licht sein, energiereiche Korpuskularstrahlen wie Alpha- oder Betastrahlen oder Protonen, Neutronen, Pi-Mesonen u.ä..

Ionisierende Strahlung wird in der Medizin in vielfältiger Weise angewandt, so beispielsweise:

• In der Röntgendiagnostik werden die von Wilhelm Conrad Röntgen 1895 entdeckten Röntgenstrahlen zur Erzeugung von Röntgenbildern oder für Röntgendurchleuchtungen verwendet. Diese Strahlen hießen früher X-Strahlen; dieser Name hat sich im Angelsächsischen unter der Bezeichnung X-Ray bis heute erhalten.
• In der Strahlentherapie kommen entweder Bremsstrahlen oder Elektronen aus Beschleunigern oder, seltener, Gammastrahlen aus Co60-Quellen zur Anwendung. Bei mehr oberflächlich gelegenen Läsionen werden wegen der geringeren Eindringtiefe auch Röntgenstrahlen aus speziellen Röntgentherapieröhren verwendet.
• In der Nuklearmedizin werden ß⁺- und ß^--Strahler mit der nachfolgenden -Strahlung verwendet. Die am häufigsten verwendeten Strahler sind Tc99m, J123, J131 oder Tl201.

Wilhelm Conrad Röntgen

Physiker

*27.März1845in(Remscheid-)Lennep           geboren
† 10. Februar 1923 in München

Das Bild wurde uns freundlicherweise vom DeutschenRöntgenmuseum in Remscheid zur Verfügung gestellt.

Als Wilhelm Conrad Röntgen die nach ihm benannten Strahlen entdeckte und auch gleich ihre möglichen Anwendungen erprobte, begann ein neues medizinisches Zeitalter: Seit über 100 Jahren ist 'Röntgen' in Form der 'Röntgendurchleuchtung' und 'Röntgenaufnahme' die Grundlage fast jeder medizinischen Untersuchung. Und die modernen medizinischen Diagnoseverfahren wie Computertomographie, Emissions-Computertomographie, Magnetresonanztomographie, Sonographie, Subtraktionsangiographie basieren letztlich auf Entwicklungen der röntgenologischen Bildverarbeitung.

Nur wenige Entdeckungen haben die Medizin, aber auch die Technik und Wissenschaft, so beeinflußt, wie die Röntgenstrahlen. Röntgen hat sie bei seinen Forschungen mit Kathodenstrahlen am Abend des 8. November 1895 entdeckt, und sie aufgrund ihrer unbekannten physikalischen Eigenschaften Zeit seines Lebens 'X-Strahlen' genannt. In seiner ersten Publikation über diese neuen Strahlen vom 28. Dezember 1895 für die Physikalisch-Medizinische Gesellschaft an der Universität Würzburg und seinem Vortrag vor der Gesellschaft am 23. Januar 1896 hatte er den Anstoß zur medizinischen Auswertung gegeben, in dem er neben Aufnahmen technischer Gegenstände als Demonstrationsobjekt auch seine Hand und sie seiner Frau Anna Bertha (1839-1919) röntgenphotographisch darstellte. Und schon nach wenigen Wochen des Jahres 1896 hatten die Arzte nahezu weltweit die möglichen medizinischen Anwendungen der neuen Strahlen klar erkannt und begannen sie trotz aller damals unzulänglichen technischen Mittel in ihre tägliche Praxis einzubeziehen.

Röntgens ist die große Spanne seiner experimentellen Arbeiten dargelegt, die alle von einem außerordentlichen präzisionsphysikalischen Niveau gekennzeichnet sind.

 Bequerel

Sein Namenskürzel (Bq) bezeichnet die Aktivität einer radioaktiven Strahlenquelle. Becquerel forschte als Physikprofessor an der polytechnischen Schule in Paris. Bereits als 21jähriger entdeckte er die Drehung der Polarisationsebene des Lichtes im Magnetfeld. Ab 1891 widmete er sich der Erscheinung, dass bestimmte Stoffe (z.B. Uranverbindungen) nach kurzer Belichtung kurzzeitig nachleuchten ('Floureszenz').
Für Henri Becquerel war die Entdeckung der Röntgenstrahlen im Jahre 1895 der Anlaß, die Uransalze näher zu untersuchen. Durch Zufall entdeckte er, dass diese auch in völliger Dunkelheit die vorbereiteten Photoplatten schwärzten. Um sicher zu gehen, legte er zwischen dem Salz und der Platte ein Kupferkreuz. Als sich dieses Kreuz auf der Platte abbildete, hatte er den Beweis, dass Uransalze Strahlen aussenden. Gemeinsam mit dem Ehepaar Curie erhielt er dafür 1903 den Nobelpreis.
Erklärung: Im Beispiel links werden 15 Sekunden alle sogenannten Kernumwandlungsereignisse innerhalb einer bestimmten Masse (z.B. 1 kg oder auch 1 Liter) gezählt. Hier wurden 30 Kernumwandlungsereignisse gezählt. Dividiert man nun 30 (Kernumwandlungsereignisse) durch 15 (Sekunden) erhält man die Aktivität der Masse. 30 : 15 = 2 bq (Becquerel) Definition: 1 bq = 1 Umwandlung/Sekunde

Otto Hahn, 1879 - 1968 Otto Hahn wurde am 8.3.1879 in Frankfurt am Main geboren. Nach seinem Studium der Chemie in Marburg entdeckte er während seiner Zusammenarbeit mit den Wissenschaftlern Sir William Ramsey und Ernest Rutherford verschiedene Elemente. 1906 kam er in das Kaiser-Wilhelm-Institut in Berlin, um sich seinen Forschungen zum Thema 'Radioaktivität' zu widmen.
Am 19.12.1938 gelingt Hahn mit seinem Assistenten Fritz Straßmann zufällig die erste Kernspaltung. Dabei beschossen Hahn und Straßmann Uran mit Neutronen und entdeckten anschließend Bariumspuren im Material. Nach Kriegsende wurde Otto Hahn als einer der führenden deutschen Wissenschaftler im englischen Farmhall interniert.

Radioaktive Stoffe Das Atomgesetz definiert radioaktive Stoffe folgendermaßen: Radioaktive Stoffe sind 1. besonders spaltbare Stoffe (Kernbrennstoffe) in Form von - Plutonium-239 und Plutonium-241 - Uran-233 - mit den Isotopen 235 oder 233 angereichertes Uran - jeder Stoff, der einen oder mehrere der vorerwähnten Stoffe enthält - Uran und uranhaltige Stoffe der natürlichen Isotopenmischung, die so rein ist, dass durch sie in einer geeigneten Anlage (Reaktor) eine sich selbst tragende Kettenreaktion aufrechterhalten werden kann; 2. Stoffe, die, ohne Kernbrennstoffe zu sein, ionisierende Strahlen spontan aussenden (sonstige radioaktive Stoffe). Radioaktive Erzeugnisse oder Abfälle Radioaktive Materialien, die dadurch hergestellt oder radioaktiv gemacht werden, dass sie einer mit dem Vorgang der Herstellung oder Verwendung von Kernbrennstoffen verbundenen Bestrahlung ausgesetzt werden, ausgenommen a) Kernbrennstoffe, b) Radioisotope außerhalb einer Kernanlage, die das Endstadium der Herstellung erreicht haben, so dass sie für industrielle, kommerzielle, landwirtschaftliche, midizinische, wissenschaftliche Zwecke oder zum Zweck der Ausbildung verwendet werden können (Definition nach Atomgesetz). Radioaktivität Eigenschaft bestimmter Stoffe, sich ohne äußere Einwirkung umzuwandeln und dabei eine charakteristische Strahlung auszusenden. Die Radioaktivität wurde 1896 von Becquerel am Uran entdeckt. Wenn die Stoffe - genauer gesagt, die Radionuklide - in der Natur vorkommen, spricht man von natürlicher Radioaktivität. Sind sie ein Produkt von Kernumwandlungen in Kernreaktoren oder Beschleunigern, so spricht man von künstlicher Radioaktivität. Rund 2.200 Radionuklide sind heute bekannt. Kennzeichnend für jedes Radionuklid ist seine Halbwertszeit (das ist die Zeit, in der sich in einer vorgegebenen Menge die Hälfte der Atomkerne umwandelt). Es sind Halbwertszeiten von mehreren Milliarden Jahren (Uran-238) bis zu millionstel Sekunden (Po-212) bekannt. Charakteristisch ist auch die beim Zerfall emittierte Strahlung und ihre Energie; So zerfällt Radium-226 unter Aussendung von Alphastrahlen, während Iod-131 Betastrahlen emittiert. Radiologie Im weiteren Sinne 'medizinische Strahlenkunde' bestehend aus theoretischer Radiologie (Strahlenbiologie, medizinische Strahlenphysik) und klinischer Radiologie. Radiologie im engeren Sinne umfaßt die Röntgendiagnostik und die Strahlentherapie.