Willkommen zurück zu Medizintechnik 2 und heute wollen wir uns etwas über Röntgenstrahlung

unterhalten. Zunächst wollen wir ein bisschen auf die Geschichte der Röntgenstrahlung eingehen,

dann wollen wir in diesem Video noch über die Erzeugung von Röntgenstrahlung sprechen und in

späteren Videos über diesen physikalischen Effekt werden wir dann noch genauer eingehen

auf die eigentliche Interaktion von Röntgenstrahlung mit den Untersuchungsobjekten,

also den Patienten und wie diese dann am Ende gemessen werden können und ein Bild daraus

entsteht. Wollen wir zunächst anschauen, wie Röntgenstrahlung überhaupt entdeckt wurde. Das

ist durch Wilhelm Konrad Röntgen und zwar am 8. November 1895 passiert und schon am 28. Dezember,

also gesamte Weihnachtszeit hindurch, hat er gearbeitet an seiner Entdeckung über die er

völlig begeistert war und konnte dann am 28. tatsächlich die erste Veröffentlichung einreichen,

die er dann auf Deutsch veröffentlicht hat über eine neue Art von Strahlen, in denen er selber

natürlich nicht den Begriff Röntgenstrahlung verwendet hat, sondern noch von X-Strahlen sprach.

Später wurde dann zu Ehrung seiner Persönlichkeit das Ganze unbenannt in Röntgenstrahlung. Wir sehen

hier unten ein Bild von Röntgen und rechts das erste Röntgenbild, das überhaupt gemessen wurde.

Das zeigt hier eine Hand. Wir sehen deutlich, dass sich die Knochen in der Hand kennen lassen

und wir sehen auch am Ringfinger eine etwas größere Ausbeulung. Das hier ist tatsächlich

der Ring seiner Ehefrau, der hier dargestellt ist. Heute sind Röntgenstrahlen natürlich immer noch

in Verwendung, nur die Bildqualität ist deutlich besser. Wir sehen hier links ein Bild von einer

Mammographie. Diese wird zur Diagnostik, insbesondere auch zur Prävention von Krebs eingesetzt,

Brustkrebs. Rechts sehen wir ein Brustbild. Wir sehen hier deutlich, dass man in der Mitte den

Schatten des Herzens sieht und die beiden hellen Flecken sind die Lunge, die also deutlich weniger

absorbieren und man sieht auch den Schatten der einzelnen Rippen recht deutlich hervorstehen.

Wir merken schon, dass wir mit Röntgenstrahlung sehr dichte Dinge sehr gut darstellen können.

Was ist Röntgenstrahlung überhaupt? Das ist genauso eine elektromagnetische Welle wie das

sichtbare Licht. Hier haben wir mal das ganze Spektrum dargestellt, die wir tatsächlich nutzen

können. Das reicht von langwelligen Radiowellen bis hin zu Mikrowellen, dann Infrarotstrahlung,

das sichtbare Licht, das wirklich nur einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums

ausmacht, dann ultraviolettes Licht und dann folgen schon die ersten Röntgenstrahlen bis hin zu sehr

hochenergetischen Strahlen, sogenannte Gamma-Strahlen. Wir können feststellen, dass wir solche

elektromagnetische Strahlung über die Wellenlänge charakterisieren können und bei der Wellenlänge

Lambda hier werden wir Röntgenstrahlung ungefähr im Bereich von 10 hoch minus 8 bis 10 hoch minus

11 Meter finden. Tatsächlich können wir Röntgenstrahlung auch über die Energie charakterisieren und die

hängt genau umgekehrt proportional mit der Wellenlänge zusammen. Das heißt, je kürzwälliger das Licht,

desto höher ist die Energie und um die Energie zu berechnen, können wir die Wellenlänge hernehmen

und brauchen dann noch die Planckkonstante H und die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Trägermedium

C0. Bei uns wäre das jetzt hier die Lichtgeschwindigkeit, also Lichtgeschwindigkeit mal Planckkonstante durch

die Wellenlänge ergibt uns die Energie und typischerweise messen wir das in Elektronenvolt

und ein Elektronenvolt ist eben genau die Energie, die entsteht, wenn man ein Elektron mit einem Volt

beschleunigt und man kann sich das als kinetische Energie, also als Bewegungsenergie vorstellen.

Der eigentliche Bildgebungsprozess entsteht dann durch Absorption, das heißt die Photonen werden

irgendwo im Körper aufgenommen, also absorbiert und je mehr Photonen aufgenommen werden, desto

mehr Kontrast sieht man dann auch. Wir haben das schon gesehen, in dichten Materialien wird mehr

absorbiert, in nicht so dichten Materialien wie zum Beispiel der Lunge wird weniger absorbiert.

Das führt dann natürlich auch zu den Effekten, dass wir eben Knochen sehr gut darstellen können

und bei weicheren Geweben wie den unterschiedlichen Geweben im Atom haben wir deutliche Schwierigkeiten,

die im richtigen Bild abzugrenzen, das ist nahezu unmöglich. Ein weiterer Effekt, der noch eine

große Rolle spielt, ist natürlich die Energie selber und wir werden noch im Verlauf der nächsten

Videos sehen, dass Photonen mit höherer Energie weniger wahrscheinlich absorbiert werden als Photonen

mit niedrigerer Energie. Im Wesentlichen müssen wir uns dann mit mehreren Effekten auseinandersetzen,

das ist einmal die Ausbreitung von Röntgenstrahlung. Hier nehmen wir an, dass diese prinzipiell auf