2.6 medische toepassingen van straling Van Pepijn, Stijn en Jurre V2B

Inhoud Echoscopie Röntgenfoto CT-Scan MRI-Scan De vier beeldvormende technieken Radiodiagnostiek Proefje USA

Echoscopie   Echoscopie word gebruikt in het ziekenhuis, echolocatie is een andere vorm van echo die wordt gebruikt door dieren. Echoscopie gebruikt ultrasoon geluid, dat niet hoorbaar is voor mensen. De machine zend geluidsgolven uit en die worden dan door organen of een embryo weerkaatst. Een echo word uitgevoerd met een de transducer. Dat is een apparaat dat je op de buik plaatst en daarmee dan rondgaat. De transducer zend de geluidsgolven uit en vangt ze op. Echoscopie werkt niet als er lucht tussen de buik en de transducer zit, daarom word er een gel aangebracht. Op de monitor word de informatie in beeld gebracht en zie je in zwart-wit een baby of een orgaan. Dieren gebruiken echolocatie om voorwerpen of hun prooi te lokaliseren, ze zenden een geluid uit, dat weerkaatst tegen een voorwerp en vormt een echo, met die echo kunnen ze bepalen waar hun prooi is. De dieren die echolocatie gebruiken zijn vleermuizen, dolfijnen en sommige walvissen. Vleermuizen zenden ultrasone pulsen uit, ze kunnen ook door het bewegen van ledematen betere informatie krijgen over afstand en locatie van een voorwerp. Dolfijnen zenden klikgeluiden uit, ze ontvangen de echo via hun onderkaak. Walvissen maken hun sonargeluid in hun voorhoofd, door lucht tegenelkaar te duwen ontstaan er een geluid, de geluiden die de dieren maken zijn niet hoorbaar voor mensen.

Echolocatie Dit proces gaat in de werkelijkheid veel sneller.

Röntgenfoto Röntgenstraling wordt evenals ultraviolette straling door de aardatmosfeer tegengehouden, zodat de röntgenstraling van de zon ons niet bereikt. Röntgenstraling kan in stoffen waar hij op valt chemische reacties teweegbrengen. Als de bestraalde stof levend weefsel is, kan dit leiden tot stralingsschade aan het DNA, en dus tot mutaties, en eventueel tot kanker. Onnodige blootstelling aan röntgenstraling dient dus vermeden te worden. Röntgenstraling kan ontstaan op meer manieren: 1. zwarte straling van lichamen met een temperatuur van miljoenen graden 2. remstraling 3. elektronenvangst, waarbij een atoomkern van radioactieve stof een eigen elektron invangt. Kunstmatige bronnen Röntgenstraling wordt meestal in een röntgenbuis opgewekt als remstraling. Deze ontstaat wanneer versnelde elektronen op een doel botsen. De elektronen worden in vacuüm door middel van een elektrisch veld versneld. Bij het opwekken van stralingsbundels wordt het doel erg warm. Daarom hebben röntgenbuizen koelvoorzieningen. Röntgenstraling heeft verschillende effecten: 1. chemisch, bijvoorbeeld de zwarting van fotografisch materiaal 2. optisch, sommige beschenen stoffen fluoresceren en geven zichtbaar licht terug. Dit leidde oorspronkelijk tot de ontdekking door Wilhelm Röntgen 3. biologisch, een te hoge dosis op de huid leidt tot rode huid, als door uv-licht (zonnebrand)) Onderzoek en toepassing van deze eigenschappen zijn recent begonnen en kunnen leiden tot betere medische en andere beeldvorming. 3. breking en reflectie Reflectie treedt slechts op bij scherpe inval. Daarom worden toepassingen gelijk aan die van zichtbaar en ultraviolet licht, zoals lasers.

Röntgenfoto Röntgenstraling heeft belangrijke toepassingen in de geneeskunde, waarbij het medische nut voor de patiënt meer is dan het kleine risico van stralingsschade. Beeldvorming ontstaat doordat de straling afhankelijk van de energie door de meeste zachte weefsels wordt doorgelaten. Zo houdt bijvoorbeeld bot veel straling tegen maar kraakbeen veel minder. Sinds meer dan een eeuw kan daarom het skelet makkelijk met röntgenstraling worden afgebeeld. Toepassingen in de geneeskunde zijn: 1. als medische beeldvormende techniek voor diagnose (zie röntgenfoto, CT-scan en röntgendoorlichting, fluoroscopie) en 2. therapeutisch door het bestralen van kwaadaardige gezwellen (radiotherapie). Ook in de tandheelkunde worden röntgenfoto's gemaakt. Kort na de ontdekking in 1895 werd röntgenstraling daarom veel gebruikt als een soort kermisattractie, waarbij men de botten van de hand kon laten afbeelden. Verduistering was dan niet nodig. Ook is röntgenstraling in schoenenwinkels wel gebruikt om na te gaan of schoenen de juiste maat hadden. In ziekenhuizen werd röntgenstraling zelfs wel gebruikt in plaats van scheren om haar bij patiënten te verwijderen. Pas veel later werd in brede kring duidelijk dat röntgenstraling ook schadelijk is, vooral bij blootstelling aan grote hoeveelheden of gedurende lange tijd. Uit onderzoek is gebleken dat als iemand elk jaar opnieuw tien röntgenfoto's laat maken, zijn of haar levensverwachting in totaal met anderhalf jaar wordt verkort. Dat lijkt misschien veel, maar door alcohol wordt de levensverwachting verkort met elf jaar en door roken met ruim zes jaar. 

CT-Scan Soms is het maken van een gewone röntgenfoto niet voldoende en willen de dokters een CT-scan maken. De afkorting CT staat voor 'Computer Tomogram' Thomos betekent plakje in het Gieks. 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 je lichaam. CT-scan in de praktijk 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. Straling Omdat de scanner met röntgenstralen werkt, kunnen er risico's aan het onderzoek verbonden zijn. Het is beter om geen scan te laten maken als je zwanger bent. De stralen kunnen groeiende weefsels, zoals die van het ongeboren kind beschadigen. De CT-scanner werkt met een veel sterkere röntgenstraling dan voor een gewone röntgenfoto nodig is. Daarom neemt de arts niet zomaar de beslissing om het onderzoek uit te voeren. De straling verhoogt een klein beetje de kans op kanker. Hoe klein deze kans ook is, de arts neemt altijd het zekere voor het onzekere. De arts en zijn assistent die iedere dag met deze straling werken beschermen zichzelf door het dragen van een loodschort. .

MRI-Scan Een MRI-scanner is een medisch apparaat dat het binnenste van je lichaam laat zien zonder het open te snijden. De afkorting komt van magnetic resonance imaging, beeldvorming met magnetische resonantie. Een oudere naam is NMR-scanner, van nuclear magnetic resonance. Deze naam is wordt niet meer gebruikt, omdat hij een (volledig onjuist) beeld van kernreacties en schadelijke straling opriep. De techniek van een MRI maakt gebruik van het feit dat het menselijk lichaam voor 63% uit water bestaat. Water bevat een waterstof atoom dat positief is geladen. Eigenlijk een soort van magneetje dat voortdurend ronddraait of spint. Bij een MRI scan worden er elektrische pulsen in de vorm van radiogolven aan de waterstofkernen. Die waterstof kernen nemen de energie op en gaan in een lijn staan. Als de puls weer stopt vallen de waterstofkernen weer terug in hun oude positie en geven energie af. Ieder weefsel heeft een andere samenstelling van water en dus waterstofatomen en geeft een ander vorm van energie af. De computer vangt die verschillende vormen van energie op en maakt er een afbeelding van. Bij een MRI-Scan wordt magnetische resonantie gebruikt. deze straling wordt voor soortgelijke doeleinden gebruikt als röntgen alleen zijn er voordelen magnetische resonantie is niet schadelijk, de scan heeft veel meer details en is in 3D De patiënt ligt op een bed dat in een holle cilinder wordt geduwd dan wordt de MRI-Scan gemaakt. De Scan doet geen pijn, je moet wel heel stil liggen. Soms is de MRI-scan onduidelijk dan wordt er contrastvloeistof ingespoten bij de patiënt zodat de scan duidelijker word.

MRI-Scan Bij een MRI-Scan wordt gebruik gemaakt van het afgeven van energie van de waterstofkernen ook wel magnetische resonantie genoemd. De straling van MRI wordt voor soortgelijke medische doeleinden gebruikt als röntgenstraling b.v. CT scan. De voordelen van MRI zijn: niet schadelijk, meer details van spieren, hersenen, organen etc., uitgebreide toepassingen zoals bloedvaten, hersenen en zelfs dynamische scans. De nadelen van MRI zijn: mensen die claustrofobisch zijn durven er meestal niet in, met pacemaker mag je er niet in en het onderzoek duurt lang.

MRI-Scan De patiënt ligt op een bed dat in een holle cilinder wordt geduwd waarna de MRI-Scan wordt gemaakt. De scan doet geen pijn maar je moet wel heel stil liggen. Het apparaat maakt veel geluid, de patiënt mag een koptelefoon op. Bij sommige toepassingen wordt de MRI-scan duidelijker als er contrastvloeistof ingespoten wordt bij de patiënt. Bijvoorbeeld bij MRI van de borsten of bloedvaten. Contrastvloeistof wordt via een infuus in de bloedbaan gebracht en wordt op bepaalde plaatsen in het lichaam opgenomen en die worden dan duidelijker zichtbaar. Kwaadaardige tumoren nemen bijvoorbeeld meer contrastvloeistof op dan gezond weefsel.

De vier beeldvormende technieken Soort straling Eigenschap Echoscopie Geluidsgolven Ultrasoon geluid Röntgenfoto Röntgen straling Fase en polarisatie CT-Scan MRI-Scan Magnetische resonantie Er wordt gebruik gemaakt van waterstof atoom kernen, en niet schadelijk

radiodiagnostiek Bij radiodiagnostiek word met behulp van radioactieve stoffen of straling weefsel van een orgaan goed zichtbaar gemaakt. Ze maken daarbij gebruik van onder andere röntgen en echoscopie. Radioactieve isotopen zijn atomen met een gelijk atoomnummer en een verschillende atoommassa, die isotopen zijn dus instabiel. Veel chemische elementen hebben een paar instabiele isotopen, daardoor hebben ze verval. Afhankelijk van dat verval word bètastraling of gamma straling vrijgegeven. En die straling brengt dan een tumor of iets anders in kaart. Radioactieve stoffen zijn niet gevaarlijk zolang je een goede dosering gebruikt, isotopen leven maar kort in een persoon en kunnen dus geen kwaad. bij radiotherapie worden bijvoorbeeld kankercellen bestraald in tegenstelling tot radiodiagnostiek waarbij de kankercellen in beeld gebracht worden. Radiotherapie is zwaarder en gevaarlijker dan radiodiagnostiek.

Proefje USA Proef: met een Ultra Sonische Afstandsmeter de plaats bepalen van een ander persoon uit je groepje door middel van echolocatie. Hoe? De USA censor zendt een geluidssignaal uit. Als je dan voor die geluidssignalen gaat staan worden de geluidssignalen weerkaatst je lichaam. Die echo gaat terug naar de censor. De censor weet dan precies hoever weg de persoon is die er voor is gaan staan. Deze informatie zet de computer dan meteen in een grafiek.