Medische toepassingen van stralingen Gemaakt door: Semmy Claassen en Mika Rampen

Inhoud 1. Hoe wordt straling gebruikt ? 2. Vier beeldvormende technieken Echoscopie Röntgen- en CT-scan MRI-scan Radiodiagnostiek 3. Contrastvloeistof 4. MRI en NMR 5. Verschil tussen radiodiagnostiek en radiotherapie 6. Onderzoek ondergaan 7. Proef: Echolocatie

1. Hoe wordt straling gebruikt? Er zijn vier soorten straling die in het ziekenhuis worden gebruikt dat zijn: röntgenstraling, bètastraling, gammastraling en alfastraling. Röntgenstraling: Deze straling wordt gebruikt bij een behandeling of om een ziekte vast te stellen. Bij röntgentechnologie wordt gebruik gemaakt van hoge-energiestraling die ver in de lichaamsweefsels doordringt, waardoor beeldopnamen ontstaan die voor diagnose en behandeling van belang zijn. Het röntgenapparaat bestaat uit een röntgenbuis waarin zich twee elektronen (conductors) bevinden, een kathode en een anode. De kathode is een gloeidraad die bij toevoer van elektrische stroom energie afgeeft, net als bij een gloeilamp. De energie die de kathode afgeeft heeft de vorm van elektronen. De anode, aan de andere kant van de röntgenbuis, is een plaat van een metaal dat elektronen aantrekt. Als de elektronen na afgifte door de kathode met de metalen plaat in contact komen, geven ze energie af. Deze energie wordt door een loden cilinder en een aantal filters geleid en vormen zo een röntgenstraal. De röntgenstraal is een hoge-energiestraal die alleen door bepaalde lichaamsweefsels, zoals bot, wordt geabsorbeerd. Het onderzoek is niet belastend: je voelt de straling niet. De blootstelling aan straling voor ongeboren kinderen is echter niet zonder gevaar; bij een ongeboren kind zijn nog snelgroeiende weefsels die door de straling aangetast kunnen worden, waardoor er aangeboren ziektes kunnen ontstaan. Ook kan er door röntgenstraling eventueel kanker ontstaan.

Bètastraling: Gammastraling: Alfastraling: Bètastraling(β-straling) is straling met energie en bestaat uit elektronen, dat zijn negatief geladen deeltjes die niet kunnen splitsen in andere deeltje en uit positronen, dat zijn de antideeltjes van een elektron dus ze zijn positief geladen. Ze ontstaan in de atoomkern. Bètastraling verandert van een neutron (een niet geladen deeltje van een atoomkern) in een proton (positief geladen deeltje van een atoomkern) en een elektron. Deze heeft een groter doordringend vermogen dan alfastraling (een meter in de lucht), maar door een stuk perspex of aluminium van enkele millimeters kan het al opgenomen worden. Bètastraling is een soort radioactieve straal, daarom is het gevaarlijk. Bij bètastraling ontstaat bèta-verval, dat vindt plaats als in een atoomkern een neutron vanzelf in een proton verandert. Het atoom verandert daardoor in een ander atoom omdat het een proton meer krijgt. Bij het veranderen van een neutron in een proton ontstaat er een los elektron, dat wegvliegt. Gammastraling: Gammastraling (ϒ-straling) is onzichtbare elektromagnetische straling met een hogere energie dan ultraviolet licht en röntgenstraling. Gammastraling bestaat uit krachtige elektromagnetische stralen, de stralen zijn veel sterker dan licht. De straling wordt door bijna niks tegengehouden. Daarom is gammastraling heel gevaarlijk en moet je ver uit de buurt blijven van bronnen van gammastraling. De atmosfeer neemt de gammastraling op uit de ruimte. Waarnemingen hiervan vinden plaats vanuit satellieten. Alfastraling: Alfastraling (α-straling) is een van de meest voorkomende vorm van energierijke straling. Deze straling bestaat uit deeltjes en komt vrij bij alfaverval van grotere kernen zoals uranium (radioactieve grondstof die wordt gebruikt bij het opwekken van kernenergie) en plutonium (chemisch element). Zo`n alfadeeltje bestaat uit twee protonen en twee neutronen. Alfa-verval is een radioactieve omzetting van stof waarbij alfadeeltjes worden uitgezonden.

2. Vier beeldvormende technieken Echoscopie: Bij echoscopie wordt gebruik gemaakt van geluidsgolven. De geluidsgolven hebben een zo hoge frequentie dat het voor mensen niet hoorbaar is. Dit wordt ultrasoon geluid genoemd, afgekort met "ultrageluid". Dit ultrageluid wordt in het lichaam gebracht vanuit een transducent, die bedekt tegen de huid wordt gehouden, waarbij een laag gel nodig is tussen de huid en de transducent omdat de geluidsgolven niet door een luchtspleet heen komen. Door een speciaal computersysteem, de scan converter , wordt dit omgezet in videobeelden. Om tot een optimale beeldvorming te kunnen komen voor verschillende typen onderzoeken, wordt er gebruikgemaakt van diverse soorten transducenten. Transducenten die werken met hoge frequenties en lage frequenties van het uitgezonden ultrageluid. Deze frequenties zijn hoger dan 1 miljoen trillingen per seconde. Ook zijn er transducenten van verschillende vorm, aangepast aan het deel van het lichaam dat moet worden onderzocht. Bijvoorbeeld bolvormige, brede en smalle vlakke transducenten Vanwege de eigenschappen van geluidsverplaatsing door het menselijk lichaam, kunnen hogere frequenties minder diep doordringen dan lagere frequenties. Voor onderzoeken word soms een transducent met een specifieke frequentie en vorm gemaakt.

Röntgen-en CT-scan: Wilhelm Conrad Röntgen , een Duitse natuurkundige, heeft de röntgenstraling in 1895 uitgevonden. Röntgentechnologie wordt gebruikt om beeldopnamen van het lichaam te maken die voor diagnose (vaststelling van een ziekte) en behandeling van belang zijn. Een röntgenonderzoek is niet belastend: je voelt de röntgenstraling niet. De blootstelling aan straling voor ongeboren kinderen is echter niet zonder gevaar. Bij een röntgenonderzoek worden met behulp van röntgenstraling botten en kraakbeen zichtbaar gemaakt. Röntgenstralen hebben een korte golflengte en een groot doordringend vermogen. Tijdens een röntgenfoto wordt achter de patiënt een röntgenfilm geplaatst, zodat de patiënt tussen de film en het röntgenapparaat staat. Het röntgenapparaat richt de energiestraal die eruit komt op het te onderzoeken lichaamsdeel van de patiënt. Als de röntgenstraal door het lichaam van de patiënt gaat, bereikt de energie de röntgenfilm en ontstaat er een chemische reactie: de gedeelten waar de röntgenenergie door het lichaam heen gaat zijn op de beelden zwart, en de gedeelten waar de energie door de botten wordt geabsorbeerd zijn wit. Door dit proces ontstaat een 'radiogram', meestal 'röntgenfoto' genoemd. Soms is het maken van een gewone röntgenfoto niet voldoende en willen de dokters een CT-scan (Computer Tomogram) maken. De CT-scanner werkt met dezelfde röntgenstralen als bij een 'gewone' röntgenfoto. Alleen maakt de CT-scanner dwarsdoorsneden van je lichaam, waardoor de arts als het ware plakjes van je lichaam kan zien. Als alle gefotografeerde plakjes achter elkaar worden gelegd, ontstaat een driedimensionaal beeld van een deel van je lichaam. Met de scan is de arts in staat om afwijkingen aan de bloedvaten, herseninfarcten, tumoren en botbreuken op te sporen of beter in beeld te krijgen. De scan wordt gemaakt in een tunnelvormig röntgenapparaat. In de tunnel zit een ring die om het te onderzoeken deel van het lichaam heen draait. Uit deze ring komt een röntgenstraal die elke paar millimeter een nieuwe scan maakt. Dat doet hij net zolang tot het hele onderzoeksgebied is gefotografeerd. Het maken van de scans is pijnloos. Maar omdat er met röntgenstraling gewerkt wordt moet de arts achter glas staan om eventuele risico’s te voorkomen, zo kan er bij een te grote dosis van deze straling bijvoorbeeld kanker ontstaan.

MRI-scan: Een MRI-onderzoek kan noodzakelijk zijn wanneer iemand lijdt aan een inwendige ziekte, die niet kan worden opgespoord met behulp van een standaard onderzoek. Tijdens een MRI-onderzoek ligt de patiënt op een beweegbare tafel, die nauwkeurig in het midden van het cilindervormige apparaat wordt geschoven. Bij een MRI-scan, magnetic resonance imaging, beeldvorming met magnetische resonantie wordt röntgenstraling gebruikt; met behulp van een grote, sterke magneet en radiogolven worden bepaalde signalen in je lichaam opgewekt die door een antenne worden opgevangen, er ontstaat hierdoor een magnetisch veld. Een computer verwerkt  de signalen tot een afbeelding die op een beeldscherm bekeken kan worden. Met deze techniek kunnen gemakkelijk doorsneden van het lichaam of bepaalde organen worden gemaakt. Omdat er met een magneet wordt gewerkt, mag er geen haarlak, make-up of metaal aanwezig zijn (zoals knopen of riemen), hierin kunnen namelijk stoffen verwerkt zijn die van invloed kunnen zijn op het magneetveld. Niet bij iedereen kan een MRI-onderzoek worden uitgevoerd, bijvoorbeeld als je een pacemaker of metaaldeeltjes in je lichaam hebt. Soms is er bij een MRI contrastmiddel nodig om sommige weefsel beter zichtbaar te maken. Bij een MRI-scan wordt meestal gebruik gemaakt van het contrastmiddel gadolinium. Gadolinium kan leiden tot bijwerkingen zoals waterige ontlasting, darmkrampen, misselijkheid en braken.  

Radiodiagnostiek: Radiologie of radiodiagnostiek betekent letterlijk het stellen van een diagnose door middel van straling, hij/zij kan dus vaststellen welk orgaan of welk lichaamsdeel ziek of ongezond is. De artsen die de diagnose stellen zijn gespecialiseerd in het herkennen van afwijkingen op een röntgenfoto, die gemaakt zijn door röntgenstraling of door geluidsgolven. Deze artsen noemt men radiologen. Deze radiologen werken op de afdeling radiodiagnostiek, in het ziekenhuis of in een laboratorium.

3. Contrastvloeistof Jodium Een contrastvloeistof of contrastmiddel is een stof die toegevoegd of toegediend wordt om met een bepaalde beeldvormende techniek duidelijkere beelden te krijgen of om lichaamsdelen te vergroten. Contrastvloeistof kan bestaan uit bariumzouten of jodium. Door een dergelijk middel op de juiste manier toe te dienen aan een patiënt voor het maken van een opname, kunnen vaak structuren zichtbaar worden gemaakt die anders op de foto niet zichtbaar zouden zijn. Contrastmiddelen worden vooral toegepast bij het afbeelden van het bloedvaatstelsel en het hart. De gebruikte stoffen mogen niet giftig zijn, goed worden verdragen en snel worden uitgescheiden. Bariumzouten zijn giftig. Jodium geeft wel eens aanleiding tot allergische reacties. Jodium

4. MRI en NMR De afkorting MRI staat voor magnetic resonance imaging. De afkorting NMR staat voor nuclear magnetic resonance. Voorheen werd de MRI-scan ook wel NMR-scan genoemd. NMR staat voor nuclear magnetic resonance. Omdat deze benaming bij veel mensen een beeld van kernreacties en schadelijke straling opriep (vanwege het woord nuclear), is deze naam niet meer in gebruik. Er is behalve de naam geen verschil tussen een MRI-en een NMR-scan. Verdere uitleg over de MRI/NMR-scan heb je al gehad bij het stukje ‘’vier beeldvormende technieken”.

5. Verschil tussen radiodiagnostiek en radiotherapie Radiologie of radiodiagnostiek betekent letterlijk het stellen van een diagnose door middel van straling, hij/zij kan dus vaststellen welk orgaan of welk lichaamsdeel ziek of ongezond is. Radiotherapie is ook wel bestraling. De bedoeling van radiotherapie is de zieke cellen (het kankergezwel) weg te halen, helaas gaan er ook vaak goedaardige cellen weg. Radiotherapie kunnen we op twee manieren toepassen: als uitwendige bestraling en als inwendige bestraling. Meestal bestralen we uitwendig. Het verschil tussen radiodiagnostiek en radiotherapie is dat je bij radiodiagnostiek de diagnose stelt en dus gaat kijken welk lichaamsdeel of orgaan je moet behandelen. En bij radiotherapie ga je die lichaamsdelen of organen behandelen doormiddel van straling.

6. Onderzoek ondergaan In het filmpje hieronder wordt uitgelegd en laat men zien hoe het is om een IMRT te ondergaan, dat is een soort radiotherapie. Filmpje (Kies de filmpjes: Voorlichtingsfilm Het eerste gesprek en Voorlichtingsfilm De bestralingen van het kopje: Bestraling van de prostaat.)

7. Proef: Echolocatie USA-sensor resultaten ‘voorwerpen’ Het proefje dat bij ons thema hoort heet echolocatie. Echolocatie is het vermogen van bepaalde dieren om voorwerpen te lokaliseren door zelf geluid uit te zenden, en te luisteren naar de echo die wordt ontvangen door hun oren. Zo kan je te weten komen waar iets zich bevindt; je maakt geluid en stuurt hierdoor geluidsgolven uit die botsen tegen een voorwerp, waardoor er een echo ontstaat. De tijd tussen de uitzending van de geluidsgolven en het ontstaan van de echo bepaalt hoever het voorwerp van je af is; hoe meer tijd er tussen zit, hoe verder het voorwerp van je af is. Er zijn verschillende diersoorten die hier gebruik van maken, zoals vleermuizen, dolfijnen en orka’s, dieren kunnen ook communiceren met echolocatie. Als mens kun je echolocatie aanleren; er zijn een aantal blinde mensen die hier gebruik van maken, wat best handig is als blinde, want zo kan je je oriënteren waar dingen staan. Bij het proefje hebben we zelf aan echolocatie gedaan, maar in plaats van dat we de geluiden zelf uitzenden hadden we een USA-sensor die dat deed. Een van ons was het voorwerp dat de echo’s opving en de andere hield de computer bij waar de resultaten op kwamen te staan. Terwijl de USA-sensor de geluiden uitzendde liep ‘het voorwerp’ naar voor of naar achter, hierdoor was de afstand tussen de uitzending van de geluidsgolven en het ontstaan van de echo niet de hele tijd hetzelfde. De afstand tussen de USA-sensor en het ‘voorwerp’ werd samen met de tijd weergeven in een diagram op de laptop. USA-sensor resultaten ‘voorwerpen’