Teilchenstrahlung

Alphastrahlung

Alphastrahlung besteht aus Alphateilchen, die aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen. Diese Form der Strahlung entsteht bei Alphazerfällen, die typischerweise in schweren Atomkernen auftreten. Aufgrund ihrer hohen Masse und positiven Ladung haben sie eine geringe Eindringtiefe in Gewebe, was sie für die Behandlung von oberflächlichen Tumoren oder für den Einsatz in der Nuklearmedizin (z.B. Alphastrahler-Therapie) nützlich macht.

Betastrahlung

Betastrahlung entsteht durch den Zerfall von Neutronen in Protonen oder umgekehrt. Bei diesem Prozess werden Betateilchen (Elektronen bzw. β⁻-Strahlung oder Positronen bzw. β⁺-Strahlung) sowie Neutrinos emittiert. Betastrahler haben eine größere Eindringtiefe als Alphastrahler, was sie für die Bestrahlung von tiefer liegendem Gewebe geeignet macht. In der Nuklearmedizin werden Betastrahler zur Therapie und Diagnose eingesetzt, wie beispielsweise bei der Radiojodtherapie zur Behandlung von Schilddrüsenkrebs.

Protonenstrahlung

Protonenstrahlung besteht aus Protonen und kann sowohl natürlichen Ursprungs (z.B. Sonnenwind) als auch künstlich erzeugt (z.B. in Teilchenbeschleunigern) sein. Protonenbestrahlung bietet eine präzise Dosisabgabe durch den Bragg-Peak-Effekt, wodurch das umliegende gesunde Gewebe weitgehend geschont wird. Protonentherapie wird bei der Behandlung von Tumoren eingesetzt, insbesondere bei pädiatrischen Patienten und Tumoren in empfindlichen Bereichen wie dem Gehirn.

Neutronenstrahlung

Neutronenstrahlung besteht aus freien Neutronen und entsteht oft bei Kernspaltungs- oder Kernfusionsprozessen. Ihre Verwendung in der Strahlentherapie ist aufgrund der komplexen biologischen Wirkung und der Schwierigkeit der Abschirmung weniger verbreitet, jedoch in speziellen Fällen, wie der Bor-Neutroneneinfangtherapie, von Interesse.

Kosmische Strahlung

Kosmische Strahlung ist eine hochenergetische Form der Teilchenstrahlung, die aus dem Weltall auf die Erde trifft. Sie besteht aus Protonen, Alphateilchen und schweren Ionen sowie Elektronen. Ihre Bedeutung liegt hauptsächlich im Bereich der Strahlenschutzforschung, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtmedizin, da sie ein Risiko für Besatzungen und Passagiere von Flugzeugen sowie Astronauten darstellen kann.

Die ionisierende Natur der Teilchenstrahlung führt zur Erzeugung von Ionenpaaren und freien Radikalen in biologischem Gewebe, was zu DNA-Schäden und Zellzerstörung führen kann. Die biologische Wirksamkeit wird durch den linearen Energietransfer (LET) und die relative biologische Wirksamkeit (RBE) bestimmt. Diese Parameter sind entscheidend für die Dosimetrie und die Planung von Strahlentherapien.

• Strahlentherapie: Teilchenstrahlung, insbesondere Protonen- und Kohlenstoffionenstrahlung, wird zur gezielten Zerstörung von Tumorgewebe eingesetzt. Die Wahl des Strahlungstyps hängt von der Tumorart, der Lage und dem Ziel der Behandlung ab.
• Nuklearmedizin: Hierbei werden radioaktive Isotope, die Teilchenstrahlung emittieren, zu diagnostischen und therapeutischen Zwecken eingesetzt. Radiopharmaka wie Iod-131 oder Lutetium-177 werden spezifisch in bestimmte Gewebe oder Tumoren aufgenommen und ermöglichen eine zielgerichtete Behandlung.

Die Handhabung von Teilchenstrahlung erfordert strenge Strahlenschutzmaßnahmen, um unnötige Expositionen zu vermeiden. Medizinisches Personal muss mit den Grundlagen der Strahlensicherheit vertraut sein, einschließlich der Prinzipien der Abschirmung, Zeitbegrenzung und Distanzierung.