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Medizintechnik im Unterricht Biologie & Physik Präsentation von 2001, Update 2006 WP 101.

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Präsentation zum Thema: "Medizintechnik im Unterricht Biologie & Physik Präsentation von 2001, Update 2006 WP 101."—  Präsentation transkript:

1 Medizintechnik im Unterricht Biologie & Physik Präsentation von 2001, Update 2006 WP 101

2 Stand 2001: Heike Elvers (Beratungsfeld Biologie und Umwelterziehung) Detlef Kaack (Beratungsfeld Physik & GLOBE Germany-Programm) Anmerkung 2006: Heike Elvers (Referatsleitung Naturwissenschaften) Detlef Kaack (Koordination Fortbildung Physik)

3 Detlef Kaack (Fortbildung Physik) Medizintechnik Beispiele

4 Blutdruckmessung Automatische Pulsmessung Sauerstoffgehalt des Blutes EKG EEG Röntgendiagnostik mit Film und Detektor Röntgendiagnostik: Computertomografie (CT) Röntgendiagnostik: Zweifarbentechnik mit Synchrotronstrahlung Kernresonanzspektroskopie (MRT / NMR) Die Röhre Protonenemissionstechnik Endoskope Ultraschalltechnik (Doppler-Ultraschall, Farbdarstellungen) Medizintechnik Diagnostik

5 Radiotherapie: 1.Röntgenbestrahlung 2.Gammatherapie 3.Protonentherapie 4.Neutronentherapie (siehe separate Folien) 5.Innere Bestrahlung durch Isotope LASER-Technik Microinvasive Eingriffe mit Endoskopen Elektroschock bei Herzstillstand Medizintechnik Therapie

6 Neutronentherapie

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13 Protonentherapie Bei der Protonentherapie entfällt das Problem der selektiven Anlagerung von Bor-Verbindungen. Die Protonen dringen in das Gewebe ein und reagieren erst nennenswert bei einer bestimmten Kollisionsenergie. Nur dort tritt die maximale Schädigung ein.

14 CERN, Genf, mit Beschleunigerring LHC in 100m Tiefe

15 Teilchenbeschleuniger mit Fokussiermagnet

16 Protonentherapie Vorteil: Selektive Schädigung, weniger Nebeneffekte Problem: Spezielle Kliniken mit Protonenbeschleuniger (wie bei DESY) nötig, Japan ist hier Vorreiter

17 Protonentherapie Vorteil: Selektive Schädigung, weniger Nebeneffekte Problem: Spezielle Kliniken mit Protonenbeschleuniger (wie bei DESY) nötig, Japan ist hier Vorreiter

18 Herzschrittmacher Defibrillator Störsender im Gehirn (Multiple Sklerose?) Aktive Prothesen Künstliches Herz Gelenk-Implantate Insulinspender Medizintechnik Hilfsgeräte

19 Bau eines elektrischen Pulsmessers Anzeige auf Oszilloskop, XY-Schreiber und Computer (CASSY-System) Invasive Blutdruckmessung im Modell Detlef Kaack (Beratungsfeld Physik & GLOBE Germany-Programm)

20 Radioaktivität im Biologie- und Physikunterricht Ein Unterrichtsversuch 10. Klasse (hier: Gymnasium) Heike Elvers (Beratungsfeld Biologie und Umwelterziehung)

21 Natürliche und künstliche Strahlung in der Umwelt und ihre Bedeutung für den Menschen (Mindmap) Diagnose von Erkrankungen: Röntgenuntersuchung: Nutzen und Risiko Strahlenrisiko im Alltag Von Mutagenen und Cancerogenen: Krebsentstehung und Krebsdiagnostik bei Hirntumoren (mit CT) Internet-Recherche zu Einsatz energiereicher Strahlung in der Medizintechnik -u.a. Radiologie : Diagnose und Unterstützung bei mikroinvasiven Eingriffen -Leukämie -Diagnostik – Einsatzmöglichkeiten – Risiko der Strahlenbelastung - Computertomographie UE Radioaktivität Verlauf Biologie

22 Ein klassischer Unterrichtsgang: Schwerpunkt Röntgenstrahlung Ionisierende Strahlung Grundlagen der Kernphysik Entdeckung der Radioaktivität Radioaktive Stahlen im Magnetfeld Praktikum : Radioaktivität im NW-Zentrum Das Zerfallsgesetz Folgen des Reaktorunfalls Tschernobyl UE Radioaktivität Verlauf Physik

23 Für Schülerinnen und Schüler gab es einen scheinbaren Widerspruch in der Beurteilung der Schädlichkeit der unterschiedlichen Strahlenarten durch die beiden Lehrerinnen (Biologie und Physik). Hier ist eine differenziertere Diskussion der Wirkungen nötig: Reichweite, Art, Schutz, Wichtungsfaktoren, Ort der Einwirkung (Inkorporation oder nicht) etc.. … UE Radioaktivität Probleme

24 Radiolyse durch Ionisierung

25 Zellschäden

26 Heike Elvers (Beratungsfeld Biologie und Umwelterziehung) Einbettung in die Rahmenpläne

27 Physik H/R, GS, GY: Atom- und Kernphysik u.a. Radioaktivität, ionisierende Strahlung, Biologische Strahlenwirkung und Strahlenschutz, Kernspaltung, Kernenergie H/R, GS: Wahlthema Medizintechnik: Röntgenstrahlung, Ultraschall, Endoskopie, EEG, Blutdruckbestimmung H/R, GS, Gy : Optik (1)- Ausbreitung des Lichts: Schatten und Finsternis (Röntgentechnik, CT, Zweifarbenröntgen) GY: Akustik: Ausbreitung des Schalls: Schallsender, Schallempfänger, Schallgeschwindigkeit (Ultraschall) H/R/Gy/GS: Elektronik (2): Spannung (Herzschrittmacher, EKG, EEG) Einbettung in die Rahmenpläne

28 Biologie GS, GY: Die Verantwortung des Menschen für eine gesunde Llebensführung: Richtiges Training für Atmung und Blutkreislauf (Herzschrittmacher) H/R: Der Mensch ein besonderes Lebewesen: Zivilisationskrankheiten- Risiken für Herz (Herzschrittmacher)und Kreislauf, Krebs (Radioaktivität, Röntgenuntersuchungen, Strahlentherapie) GS: Gesundheit des Menschen : Kreislauferkrankungen(Herzschrittmacher),Allergien, Krebs(Radioaktivität, Röntgenuntersuchungen, Strahlentherapie), AIDS H/R, GS, GY: Sinnesorgan und Gehirn: Auge(Lasertechnik), Lochkamera (Röntgenuntersuchung), Funktion des Nervensystems (Diagnostik/Therapiehilfe,CT) H/R, GS,Gy: Sexualität des Menschen: Empfängnis und Empfängnisverhütung (Ultraschall) Einbettung in die Rahmenpläne

29 Medizin + Physik, Impulse 2, Klett Verlag # , ca. 14,- M. Volkmer: Basiswissen zum Thema Kernenergie, 1999 und neuer, Bezug über den Informationskreis Kernenergie M. Volkmer: Radioaktivität und Strahlenschutz, 1998, M. Volkmer: Die natürliche Strahlenbelastung, 1999, Literatur

30 Untersuchungen mit Ultraschall, in Unterricht Biologie, Heft 201, S.36, Seelze 1995 Röntgenuntersuchungen zwischen Nutzen und Risiko, in Unterricht Biologie, Heft 224: Medizin und Technik, S.34, Seelze 1997 Endoskopie, in Unterricht Biologie, Heft 224: Medizin und Technik, S.38, Seelze 1997 Laserstrahlen gegen Fehlsichtigkeit, in Unterricht Biologie, Heft 224: Medizin und Technik, S.31, Seelze 1997 Strahlenbelastung, in Spektrum der Wissenschaft, Heft 4, S. 28, Heidelberg 1982 Literatur

31 Quelle Radioaktivität und Krebs, Quelle 2001: Diagnostik, Quelle 2001: Computertomografie-Simulation und andere moderne Geräte, Quelle 2001: Informationen rund um das Thema Handy (Mobiltelefon) und elektromagnetische Strahlung: Physik, Technik, medizinische Wirkung, Daten und Gesetze, Quelle 2005: Internet 2001

32 Bestelladresse: Dr. Roland Berger, Physikdidaktik, Heinrich-Plett-Str. 40, Kassel, mit 2,- frankierten Briefumschlag beilegen (Bitte vorher aktuellen Preis anfragen!). Inhalt: Material über Röntgengeräte und Computertomografie incl. Experimenten und Hinweisen, Zielgruppe: Sekundarstufe II CD-ROM

33 Schülerpraktika Radioaktivität (Ganztagsveranstaltungen) NW-Zentrum, Mümmelmannsberg 75, Hamburg Tel , DESY Notkestr.85, Hamburg Tel In Aussicht: DESY Schülerforum: Mehrfarben-Röntgen mit Synchrotronstrahlung Philips Hamburg-Fuhlsbüttel: Produktion von medizinischen Röntgenröhren Besichtigungen in Kliniken sind offensichtlich nicht möglich Exkursionen

34 Ende


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