Elektromagnetische Strahlung

Elektromagnetische Strahlung breitet sich im Vakuum mit der Lichtgeschwindigkeit aus:

$${\displaystyle c\approx 3\cdot 10^{8}\,{\text{m/s}}}$$

Zwischen Frequenz, Wellenlänge und Photonenergie besteht folgender Zusammenhang:

$${\displaystyle c=\lambda \cdot f}$$

$${\displaystyle E=h\cdot f}$$

• ${\displaystyle c}$ – Lichtgeschwindigkeit
• ${\displaystyle \lambda }$ – Wellenlänge
• ${\displaystyle f}$ – Frequenz
• ${\displaystyle E}$ – Photonenergie
• ${\displaystyle h}$ – Planck-Konstante

Je höher die Frequenz bzw. je kürzer die Wellenlänge, desto höher ist die Energie der Photonen.

Elektromagnetisches Spektrum

Elektromagnetische Strahlung umfasst ein breites Spektrum unterschiedlicher Frequenzen und Wellenlängen. Dieses wird als elektromagnetisches Spektrum bezeichnet.

Ionisierende und nicht ionisierende Strahlung

Elektromagnetische Strahlung kann nach ihrer Energie in ionisierende und nichtionisierende Strahlung eingeteilt werden. Zur nichtionisierenden Strahlung zählen:

• Radiowellen
• Mikrowellen
• Infrarotstrahlung
• sichtbares Licht

Diese Strahlungsarten besitzen nicht genügend Energie, um Elektronen aus Atomen zu entfernen. Die biologischen Wirkungen beruhen hier hauptsächlich auf thermischen Effekten, also einer Erwärmung von Gewebe.

Zu ionisierender Strahlung zählen:

• hochenergetische UV-Strahlung
• Röntgenstrahlung
• Gammastrahlung

Diese Strahlung kann Ionisationen in Materie verursachen und damit biologische Schäden (DNA-Schäden, Mutationen, Zellschäden und langfristig Entstehung von Krebs) hervorrufen.

Elektromagnetische Strahlung wird in der Medizin sowohl für diagnostische, als auch für therapeutische Zwecke genutzt. Beispiele sind:

• Diagnostische Bildgebung: Verfahren wie Röntgen, CT und MRT nutzen verschiedene Arten elektromagnetischer Strahlung zur Erzeugung detaillierter Bilder des Körperinneren.
• Strahlentherapie nutzt hochenergetische Photonenstrahlung, insbesondere zur Behandlung von Krebs.
• Phototherapie: Anwendungen von UV-Licht zur Behandlung von Hauterkrankungen und zur Vitamin-D-Synthese.
• thermische Anwendungen mit Infrarot- oder Mikrowellenstrahlung

Beim Umgang mit ionisierender elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit Röntgenstrahlung und Gammastrahlung, sind spezielle Strahlenschutzmaßnahmen erforderlich. Wichtige Prinzipien sind:

• Minimierung der Strahlenexposition
• Einhaltung von Dosisgrenzwerten
• Anwendung des ALARA-Prinzips

Technische und organisatorische Maßnahmen umfassen unter anderem:

• Reduktion der Expositionsdauer
• Vergrößerung des Abstands zur Strahlenquelle
• Verwendung von Abschirmungen, z.B. Bleischürzen

Ziel des medizinischen Strahlenschutzes ist es, die Strahlenexposition für Patienten und Personal so gering wie möglich zu halten, ohne den diagnostischen oder therapeutischen Nutzen zu beeinträchtigen.