ppt 1MB - Schul

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
Detlef Kaack
(Fortbildung Physik)
Medizintechnik
Beispiele
Medizintechnik
Diagnostik
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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
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Radiotherapie:
1. Röntgenbestrahlung
2. Gammatherapie
3. Protonentherapie
4. Neutronentherapie (siehe separate Folien)
5. Innere Bestrahlung durch Isotope
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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:
Selektive Schädigung, weniger Nebeneffekte
Problem:
Spezielle Kliniken mit Protonenbeschleuniger
(wie bei DESY) nötig, Japan ist hier Vorreiter
Protonentherapie
Vorteil:
Selektive Schädigung, weniger Nebeneffekte
Problem:
Spezielle Kliniken mit Protonenbeschleuniger
(wie bei DESY) nötig, Japan ist hier Vorreiter
Medizintechnik
Hilfsgeräte
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Herzschrittmacher
Defibrillator
Störsender im Gehirn (Multiple Sklerose?)
Aktive Prothesen
Künstliches Herz
Gelenk-Implantate
Insulinspender
Detlef Kaack
(Beratungsfeld Physik & GLOBE Germany-Programm)
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
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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:
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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
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
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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
Schülerpraktika Radioaktivität (Ganztagsveranstaltungen)
• NW-Zentrum, Mümmelmannsberg 75, 22115 Hamburg
[email protected] , Tel. 040-42854-3774,
www.nw-zentrum.de
• DESY [email protected], Notkestr.85, 22607 Hamburg
[email protected] , 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
Ende