Strahlung

Englisch: radiation

1 Definition

Mit Strahlung bezeichnet man in der Physik eine Form der Energieausbreitung. Diese kann erfolgen als Ausbreitung von Teilchen (Teilchenstrahlung) oder als Ausbreitung von Wellen (Wellenstrahlung).

2 Einteilung

2.1 Teilchenstrahlung

• Kernbruchstücke
  • Neutronenstrahlung (Neutronen)
  • Alphastrahlung (Heliumkerne)
• Betastrahlung
  • Elektronenstrahlung (Elektronen)
  • Positronenstahlung (Positronen)

2.2 Wellenstrahlung

• extrem kurzwelliges "Licht"
  • Gammastrahlung (Photonen bzw. elektromagnetische Strahlung mit Quantenenergien über ca. 200 keV)
  • Röntgenstrahlung (Photonen, 100 eV und 250 keV
• kurzwelliges UV-Licht
• langwelliges "Licht" (Elektromagnetische Wellen)
  • sichtbares Licht
  • Infrarot
  • Mikrowellen (Radar, MRT, Mobilfunk, Mikrowellenherd, WLAN, Bluetooth, GPS, etc.)
  • Radiowellen (Rundfunk)
  • Wechselströme

3 Biologische Wirkung von Strahlung

Bei der Wechselwirkungen von Strahlen und Materie differenziert man zwischen ionisierender und nicht-ionisierender Strahlung.

3.1 Ionisierende Strahlung

Ionisierende Strahlung ist sehr energiereich und kann aus Atomen/Molekülen Elektronen entfernen, so dass positiv geladene Ionen/Molekülreste zurückbleiben (Ionisation/Ionisierung von Molekülen). Hierzu zählen u.a. Röntgenstrahlung und Gammastrahlung. Wenn Moleküle bzw. chemische Verbindungen in menschlichen Zellen zerstört werden entstehen Radikalen. Radikale richten v.a. Schaden durch nachfolgende chemische Reaktionen an (krebserregend).

3.2 Nicht ionisierende Strahlung

Nicht ionisierende Strahlung ist weniger energiereiche, langwellige elektromagnetische Strahlung (z.B. sichtbares Licht, Mikrowellen, Radiowellen). Sie kann keine Moleküle zerstören.

4 Anwendung von Strahlung in der Medizin

In der Medizin spielt Strahlung mittlerweile eine sehr bedeutende Rolle sowohl in der Diagnostik als auch in der Therapie, z.B. von malignen Tumoren.

4.1 Einsatz von Strahlung zur Diagnostik

• Röntgenaufnahmen zu diagnostischen Zwecken (Fachgebiet: Diagnostische Radiologie)
  • Röntgen
    • Röntgenthorax
    • Röntgenaufnahmen des Skelett, Abdomen, etc.
    • Röntgenaufnahmen des Kiefers (Zahnarzt, Kieferorthopäde)
  • CT
  • Angiographie: Gefäßdarstellung (z.B. Darstellung der Herzkranzgefäße in der Koronarangiographie)
  • Durchleuchtung
  • Mammographie: Untersuchung der Brustdrüse
• Röntgendurchleuchtung im Rahmen von radiologisch kontrollierten Eingriffen (Fachgebiet: interventionelle Radiologie)
• Nuklearmedizin
  • Szintigraphie (gamma-strahlender Tracer, zweidimensionale Messung mit Gammakamera): Schilddrüsenszintigraphie, Skelettszintigraphie, Myokardszintigraphie, Lungenszintigraphie, Nierenszintigraphie
  • SPECT (gamma-strahlender Tracer, z.B. Technetium-99m, dreidimensionale/tomographische Messung mit Gammakamera)
    • häufig SPECT-CT (Kombination von funktioneller und morphologischer Bildgebung)
  • PET (beta-plus-strahlender Tracer, z.B. Fluor-18-Desoxyglukose, Positron erzeugt bei Zusammenstoß mit einem Elekron im Gewebe 2 Photonen, die von Gammakamera erfasst werden)
    • häufig PET-CT (Kombination von funktioneller und morphologischer Bildgebung)

4.2 Einsatz von Strahlung zur Therapie

• Therapeutische Strahlenanwendung (Fachgebiet: Strahlentherapie)
  • Teletherapie: Tumorbestrahlung mit Linearbeschleuniger (bei Krebspatienten)
  • Brachytherapie: Tumorbestrahlung aus unmittelbarer Nähe (bei Krebspatienten)
  • Radionuklidtherapie (z.B. 131-Iod-Therapie bei Schilddrüsenkrebs, Fachgebiet: Nuklearmedizin)

Hierbei macht man sich die zellschädigende Wirkung ionisierender Strahlung zu Nutze um möglichst gezielt Tumorzellen zu schädigen