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

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) www.li-hamburg.de/physik

Medizintechnik Beispiele Detlef Kaack (Fortbildung Physik) Medizintechnik Beispiele

Medizintechnik Diagnostik 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 Therapie Radiotherapie: Röntgenbestrahlung Gammatherapie Protonentherapie Neutronentherapie (siehe separate Folien) Innere Bestrahlung durch Isotope LASER-Technik Microinvasive Eingriffe mit Endoskopen Elektroschock bei Herzstillstand

Neutronentherapie

Neutronentherapie

Neutronentherapie

Neutronentherapie

Neutronentherapie

Neutronentherapie

Neutronentherapie

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.

CERN, Genf, mit Beschleunigerring LHC in 100m Tiefe

Teilchenbeschleuniger mit Fokussiermagnet

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

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

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

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

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

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

UE Radioaktivität Probleme 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.. …

Radiolyse durch Ionisierung

Zellschäden

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

Einbettung in die Rahmenpläne 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 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)

Literatur Medizin + Physik, Impulse 2, Klett Verlag #772561-2, 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 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

Internet 2001 Quelle 2001 www.medicine-worldwide.de Radioaktivität und Krebs, Quelle 2001: www.zum.de/Faecher/P/Bay/Kra/home/radio1.htm Diagnostik, Quelle 2001: www.uke.uni-hamburg.de/kliniken/radiologie/neurad Computertomografie-Simulation und andere moderne Geräte, Quelle 2001: www.iap.uni-bonn.de/P2K/ Informationen rund um das Thema Handy (Mobiltelefon) und elektromagnetische Strahlung: Physik, Technik, medizinische Wirkung, Daten und Gesetze, Quelle 2005: www.schul-physik.de/handy.html

CD-ROM Bestelladresse: Dr. Roland Berger, Physikdidaktik, Heinrich-Plett-Str. 40, 34132 Kassel, mit € 2,- frankierten Briefumschlag beilegen (Bitte vorher aktuellen Preis anfragen!). Inhalt: Material über Röntgengeräte und Computertomografie incl. Experimenten und Hinweisen, Zielgruppe: Sekundarstufe II

Exkursionen NW-Zentrum, Mümmelmannsberg 75, 22115 Hamburg Schülerpraktika Radioaktivität (Ganztagsveranstaltungen) NW-Zentrum, Mümmelmannsberg 75, 22115 Hamburg nw-zentrum@li-hamburg.de , Tel. 040-42854-3774, www.nw-zentrum.de DESY physik.begreifen@DESY.de, Notkestr.85, 22607 Hamburg physik.begreifen@DESY.de , Tel. 040-8998-4550 In Aussicht: DESY Schülerforum: Mehrfarben-Röntgen mit Synchrotronstrahlung Philips Hamburg-Fuhlsbüttel: Produktion von medizinischen Röntgenröhren Besichtigungen in Kliniken sind offensichtlich nicht möglich

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