Saturday Morning Physics 2011/2012

Thema 2011: Physik macht gesund - physikalische Anwendungen in der Medizin

In jedem Wintersemester veranstaltet die Fakultät für Physik und Astronomie eine Vortragsreihe, um in regelmäßigen Abständen dem Publikum aktuelle Forschungsthemen oder grundlegende Physik näher zu bringen.

Die Veranstaltung ist auch für interessierte Laien ohne große Vorkenntnisse geeignet.

Die Veranstaltungen findet im ZEISS-Planetarium Bochum statt! Immer samstags 11.00-13.00 Uhr.

Das aktuelle Wissenschaftsjahr 2011 steht unter dem Motto „Gesundheitsforschung“. Zu diesem Thema kann die Physik einen wichtigen Teil beitragen, auch wenn die Verbindung zur Medizin nicht auf den ersten Blick ersichtlich sein mag. Die Knochenmechanik ist beispielsweise eine Kombination aus Hebelgesetzen, Trägheitsgesetz, Freiheitsgraden der Bewegung und den Elastizitätseigenschaften der Knochen. Der Blutkreislauf folgt den Gesetzen der Hydrodynamik, und die Abbildungseigenschaften des Auges können aus den Gesetzen der geometrischen Optik abgeleitet werden. Die Physik spielt auch bei Diagnose und Therapie eine überragende Rolle. So sind z.B. bildgebende Verfahren vom Röntgenbild über die Ultraschallaufnahme bis zur Kernspintomographie aus dem heutigen medizinischen Alltag nicht mehr wegzudenken. In der Therapie sind es vor allem nukleare Methoden zur Bekämpfung von Tumoren, aber auch die Laserchirugie und die Sterilisation von Wunden durch kalte Plasmen, die über die Physik Eingang in die Medizin gefunden haben.

Um die vielfältigen Verbindung zwischen Physik und Medizin in der Diagnose und der Therapie darzustellen, hat die Fakultät für Physik und Astronomie ein Programm zu diesem Thema zusammengestellt. Die Themen werden von beiden Seiten beleuchtet, indem wir Fachleute sowohl aus der Physik als auch aus der Medizin als Vortragende gewinnen konnten.

Zeiss-Planetarium Bochum

Wissenschaftsjahr 2011

Plakat "Physik macht gesund"

Faltblatt "Physik macht gesund"

08.10.2011

Sanft und effektiv - Wie man mit physikalischen Plasmen gefährliche Keime bekämpft
Prof. Dr. Achim von Keudell (Plasmaphysik, RUB) und Prof. Dr. Julia Bandow (Mikrobiolgie, RUB)

Physikalische Plasmen in der Medizintechnik sind schon seit Jahren ein neues Thema in der Forschung. Plasmen sind teilweise ionisierte Gase, die sehr selektiv mit Oberflächen wechselwirken können ohne sie tiefergehend zu schädigen, was sie in der Medizin sehr begehrt macht. So werden Plasmen eingesetzt, um gezielt Keime abzutöten oder Medizinprodukten neue Eigenschaften zu verleihen. Die Erforschung der Grundlagen der Wechselwirkung von Plasmen mit biologischen Proben ist allerdings sehr anspruchsvoll, da es die Expertise von Physikern, Medizinern und Mikrobiologen erfordert. In diesem Vortrag werden Beispiele behandelt, die von der Erzeugung biokompatibler Oberflächen über die Sterilisation von gefährlichen Erregern bis zur Wechselwirkung von Plasmen mit lebendem Gewebe reichen.

Download (Passwortgeschützt): Vortrag vom 08.10.2011

12.11.2011

Radionuklide - Wie man mit nuklearen Methoden Krebs bekämpft
PD Dr. Jan Meijer (Nuklearphysik, RUB) und Dr. Margot Jonas (Nuklearmedizin, Universitätsklinikum Bochum-Langendreer)

Während die radiologische Bildgebung (Röntgen, Computertomographie) primär morphologisch orientiert ist, handelt es sich bei der nuklearmedizinischen Diagnostik um Funktionsuntersuchungen. So wird im CT z. B. die Größe, das Aussehen und die Lokalisation eines Lungen-Rundherdes beschrieben – ob es sich dabei um einen gutoder bösartigen Tumor handelt, ist damit nicht immer geklärt. Die Nuklearmedizin nutzt aus, dass viele Krebszellen aufgrund ihres schnellen Wachstums einen gesteigerten Zuckerstoffwechsel aufweisen. Dazu werden geringe Mengen eines radioaktiv markierten Zuckers in den menschlichen Stoffwechsel eingeschleust, dessen Verteilung aufgrund der radioaktiven Strahlung mit einem Positronen-Emissions-Tomographen (PET) aufgenommen und bildlich dargestellt werden kann (Szintigraphie). Je nach verwendeter radioaktiv markierter, organspezifischer Substanz (Radiopharmakon) können verschiedene Organe untersucht (z.B. Schilddrüsen- oder Knochen-Szintigraphie etc.) oder spezielleTumore gezielt, d.h. unter Schonung des umgebenden Gewebes, therapiert werden. In dem Vortrag werden die Grundlagen nuklearmedizinischer Verfahren und ihr Einsatz in der Praxis vorgestellt. Zusätzlich werden Risiken diskutiert und der gegenwärtige Stand der Forschung erläutert.

03.12.2011

Früh erkannt ist halb gewonnen: Möglichkeiten der Ultraschalltechnik in der medizinischen Diagnostik
Prof.Dr. Helmut Ermert (Hochfrequenztechnik, RUB)

Die medizinische Bildgebung mit Ultraschall ist durch die häufige Anwendung bei Schwangerschaften populär und beliebt geworden. Darüber hinaus gilt sie wegen ihrer Vielseitigkeit heute als die am meisten angewandte Bildgebungsmodalität in der Medizin. Insbesondere in den Problembereichen, in denen beim Menschen die häufigsten Ursachen für ernsthafte Erkrankungen und Tod liegen, den Erkrankungen der Gefäße und der Organe, hat angesichts der generellen Forderung nach Früherkennung der Ultraschall mit seiner erwiesenen Ungefährlichkeit und der beliebig häufigen Anwendbarkeit bei geringem Kostenaufwand in Konkurrenz zu den Verfahren der Röntgen-Computertomographie und der Magnetresonanztomographie ein wichtigen Platz eingenommen. Im Vortrag werden das physikalische Prinzip und die technischen Konzepte erläutert. Die „Elastographie“ und die „Sono-Histologie“, der Einsatz von Ultraschall- Kontrastmitteln (z.B. bei der Schlaganfalldiagnostik) sowie die „Bio- Mikroskopie“ werden anhand von zahlreichen Beispielen erläutert. Der Vortrag endet mit einem Ausblick auf die Entwicklungstrends.

21.01.2012

Laser - Wie man mit Licht das Sehen ermöglicht
Prof. Dr. Henning Soltwisch (Laserphysik, RUB) und Dr. Matthias Elling (Augenheilkunde, Universitätsklinikum Bochum-Langendreer)

Laserchirurgie in der Augenheilkunde ermöglicht effektive und schonende Behandlungen für Patienten und Ärzte. Die moderne Lasertechnologie kann in vielfältiger Weise zur Behandlung von Augenerkrankungen eingesetzt werden. Bei der Lasik-OP kann die Behandlung von Fehlsichtigkeiten wie Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit und Hornhautverkrümmung mittels Laser erfolgen. Mit Hilfe des Femtosekundenlasers können ultrapräzise Schnitte im Rahmen einer Hornhauttransplantation durchgeführt werden. So kann sich das neue Hornhauttransplantat wie ein Puzzlestück in die erkrankte Hornhaut passgenau einfügen. Nach der Implantation einer Kunstlinse im Rahmen einer Grauen Star Operation kann es zu einem sog. Nachstar kommen. Dieser lässt sich durch eine spezielle Laserbehandlung schonend entfernen. Somit gibt es in der Augenheilkunde vielfältige Anwendungsmöglichkeiten der Lasertherapie. Die stetige Weiterentwicklung dieser Technologien ermöglicht eine komfortable und schonende Behandlung der Patienten.

11.02.2012

Kernspintomogrphaie - neue Abbildungsverfahren, die Röntgenaufnahmen in den Schatten stellen
Prof. Dr. N. J. Shah (Neurowissenschaften, Forschungszentrum Jülich)

Magnetresonanz Bildgebung zählt zu den am häufigsten eingesetzten Diagnoseverfahren in der modernen Medizin. Basierend auf dem Effekt der Kernspinresonanz sind für Arbeiten auf diesem Gebiet in den vergangenen Jahrzehnten mehrere Nobelpreise verliehen worden. Die Technologie zeichnet sich vor allem durch ihren nicht-invasiven Charakter aus. So werden im Gegensatz zur Computertomographie keine ionisierenden Röntgenstrahlen eingesetzt. Stattdessen werden Radiowellen und Magnetfelder zur Bildgebung verwendet, die für den Patienten eine deutlich geringere Belastung darstellen. Außerdem können beliebige Körperteile und Gewebearten untersucht und mit unterschiedlichem Kontrast abgebildet werden. Um in kurzer Messzeit Bilder möglichst hoher Qualität zu gewinnen, kommen heute sehr starke supraleitende Magnete immer höherer Feldstärke zum Einsatz.

10.03.2012

Nanomedizin - neue Methoden zur Tumorbehandlung
PD Dr. Oleg Petracic (Festkörperphysik, RUB) und Dr. Andreas Jordan (Charité Berlin/MagForce Nanotechnologie AG)

Nanopartikel sind Teilchen mit Größen im Bereich von einigen Nanometern (d.h. Millionstel Millimetern). Solche winzigen Objekte herzustellen und zu untersuchen ist zu einem spannenden Forschungsfeld in Wissenschaft und Technik geworden. Seid kurzem beschäftigen sich mehr und mehr Wissenschaftler auch mit der Möglichkeit, die physikalischen Eigenschaften von Nanopartikeln für die Medizin nutzbar zu machen. Was sind das für Eigenschaften, die für einen Mediziner wichtig sein könnten? In diesem Vortrag werden zwei Arten von Nanopartikeln beleuchtet: 'Halbleiter-Nanokristalle', die zum Leuchten angeregt werden können, und 'magnetische Nanopartikel', die wie Transportfahrzeuge für Medikamente und Wirkstoffe benutzt werden. Als Beispiel für eine Anwendungsmöglichkeit wird im zweiten Teil die Thermotherapie mit magnetischen Nanopartikeln, kurz NanoTherm® Therapie, vorgestellt. Sie basiert auf der direkten Applikation einer magnetischen Flüssigkeit in solitäre Tumore und ihre anschließende Aktivierung in einem magnetischen Wechselfeld, die zu einer Aufheizung des Tumors führt.