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125 Jahre Röntgenstrahlung: Eine zufällige Sternstunde der Medizin

Montag, 2. November 2020

links: Hand des Anatomen Albert von Koelliker mit zwei Ringen. X-Strahlen-Aufnahme (1896) von Wilhelm Conrad Roentgen. /picture-alliance, akg-images // rechts: Wilhelm Conrad Röntgen (undatiertes Archivbild) entdeckte auch die Nutzbarkeit der „X-Strahlen“ für die medizinische Diagnose /picture-alliance

Würzburg – Dieser Moment der modernen Medizin war ein Zufall: Es ist Freitag, der 8. No­vember 1895, spät abends. Wilhelm Conrad Röntgen experimentiert mit elektrischen Entladungen in einer nahezu luftleer gepumpten Glasröhre (Kathodenröhre). Sein Labo­ratorium an der Universität Würzburg ist dabei fast dunkel.

Nur die allgemein bekannten und mit bloßem Auge sichtbaren Leuchterscheinungen in der Röhre erhellen den Raum schwach. Röntgen umhüllt die Röhre mit schwarzem Kar­ton. Und beobachtet, dass sich ein entfernt stehender Leuchtschirm aufhellt.

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Mehr noch: Als er seine Hand irgendwann später – er verbrachte etwa sechs Wochen nahezu Tag und Nacht im Labor – zwischen Röhre und Leuchtschirm hält, sieht Röntgen auf dem Schirm den Schatten seiner Handknochen. So ungefähr soll es sich zugetragen haben an jenem Tag.

„Es weiß keiner, wie es wirklich passiert ist“, sagt Roland Weigand vom Röntgen-Kurato­ri­um Würzburg. Denn Röntgen – geboren am 27. März 1845 in Lennep, heute ein Stadtteil Remscheids, gestorben am 10. Februar 1923 in München – habe per Testament verfügt, dass all seine Aufzeichnungen nach seinem Tod verbrannt werden.

Der Verein hat die berühmte Wirkungsstätte des Physikers mit Originaleinrichtung und -geräten wieder entstehen lassen – sogar Röntgens Schreibtisch steht noch in seinem alten Labor in den Uniräumen. Coronabedingt ist derzeit alles geschlossen, die große Party zum Jubiläum fällt aus.

Sicher ist: Strahlung musste in der Röhre entstanden sein, drang durch das Glas, den Kar­ton und die Luft, um schließlich die Moleküle im Leuchtschirm zum Leuchten anzuregen. Die Knochen schatteten die Strahlung ab. Röntgen nannte sie X-Strahlen. Als gewissen­hafter Forscher untersuchte er das Phänomen zunächst hinter verschlossener Tür.

Aber noch Ende 1895 veröffentlicht er seine Untersuchung in seinem berühmten Artikel „Über eine neue Art von Strahlen“, nachdem er sich seiner Beobachtungen sicher war. Das während dieser frühen Forschung entstandene Foto von den Handknochen seiner Frau Bertha mitsamt Ring wird zu einer Ikone der Wissenschaft.

Weil Kathodenröhren damals in vielen Labors stehen, werden die spektakulären Ergeb­nis­se international rasch bestätigt. „Es ging wie ein Lauffeuer um die Welt“, sagt der schei­dende Präsident der Universität Würzburg, Alfred Forchel. Die ursprüngliche Skepsis weicht schnell einem „Röntgenfieber“ – zu faszinierend ist die neue Möglichkeit, in den Körper und verschiedene Gegenstände zu blicken.

Ein kurzer Film von 1897 zum Beispiel zeigt ein flirtendes Paar, das mithilfe einer Rönt­genkamera zu turtelnden Skeletten wird. Später stehen in Schuhläden kleine Röntgen­apparate, um zu schauen, ob die Füße tatsächlich gut in die neuen Schuhe passen.

Röntgenstrahlen sind extrem kurzwellige, energiereiche elektromagnetische Strahlen, die viele Materialien durchdringen und damit durchleuchten können. Sie sind für das Auge nicht sichtbar.

Auf einem Röntgenbild sind Knochen gut zu erkennen, Weichteile dagegen nicht. In der Technik lassen sich mit ihnen Werkstoffe prüfen, im Labor die Struktur von Kristallen ana­lysieren. Röntgenteleskope im Weltraum enthüllen energiereiche, kosmische Prozesse et­wa bei schwarzen Löchern.

Nobelpreis für Physik

Die Entdeckung vor 125 Jahren führte zu einem gänzlich neuen Zweig der Medizin, der Radiologie. Ungezählten Menschen hat das Verfahren bisher geholfen. Röntgen erhielt 1901 den ersten Nobelpreis für Physik.

Und schon 1905 hieß es beim Kongress der Röntgenvereinigung zu Berlin: „In dieser ver­vollkommneten Weise sind die Röntgenstrahlen, (...), in allen Spezialfächern der Men­schen­heilkunde, (...) ein unersetzliches und unentbehrliches Hilfsmittel geworden.“ Daran hat sich bis heute nichts geändert.

Aus der medizinischen Diagnostik sind Röntgenstrahlen nicht mehr wegzudenken. Doch sie revolutionierten auch viele andere Bereiche der Forschung. „Die Doppelhelixstruktur der DNA ist mit Röntgenbeugung aufgelöst worden“, sagte Ralph Claessen, Leiter des Lehrstuhls für Experimentelle Physik IV an der Universität Würzburg. „Das ist für mich ein Meilenstein der Wissenschaft.“

Genforschung und mittlerweile sogar Gentherapie sind erst dadurch möglich geworden, dass der Aufbau des Erbgutträgers DNA (Desoxyribonuklein­säure) verstanden ist. Aber auch die Pharmaindustrie macht sich die Strahlen zunutze, etwa bei der Entwicklung neu­er Medikamente, wie Claessen erklärt. Denn mit hochintensiven Röntgenstrahlen lassen sich auch Viren entschlüsseln.

Indes: Viele der ersten Anwender haben durch die starke Strahlung der Geräte in der An­fangszeit schwere Schäden davongetragen – sie wussten nicht um die Gefahr der Strah­lung für Gewebe und Erbsubstanz.

Ein Team um Gerrit Kemerink von der Abteilung für Radiologie und Nuklearmedizin des Maastricht University Medical Center schätzt nach seiner historischen Recherche zu den früheren Strahlendosen im Journal Insights into Imaging (Bd. 10, 39, 2019), dass die Do­sis für eine Untersuchung des Beckenknochens seither etwa um das 400-Fache zurückge­gangen ist.

Thorsten Bley arbeitet am Universitätsklinikum Würzburg täglich mit Röntgenstrahlen. Der Direktor des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie berichtet von einer rasanten technischen Entwicklung etwa bei der Computertomographie. Anfang der 2000er-Jahre sei die Strahlendosis bei Herzuntersuchungen weitaus höher gewesen als heute.

„Damals wurden bis zu 20 Millisievert für ein Koronar-CT angewendet“, erzählt er, mittler­weile seien es 0,3 bis 0,5 Millisievert. Zum Vergleich: Durch natürliche Strahlung beträgt die mittlere Strahlenbelastung der Menschen in Deutschland jährlich im Schnitt 2,1 Milli­sievert.

Heute ist die Aufnahme eines Röntgenbildes meist Routine. Die Fortentwicklung der Tech­nik ist aber nicht abgeschlossen, wie der Präsident der Deutschen Röntgengesell­schaft, Gerald Antoch, sagt. Vor 125 Jahren gab es verwaschen aussehende Schwarz-Weiß-Bilder, die von einem oder wenigen Ärzten betrachtet wurden. Heutige Computer­tomographen nehmen zahlreiche hochaufgelöste 3D-Bilder des Patienten auf.

Die Radiologie setzt bei der Analyse solcher Bilder zunehmend auf digitale Assistenten: Eine Software auf Basis Künstlicher Intelligenz erkenne in den Bildern kleine Störungen oder Tumore und weise die Radiologen darauf hin. „Der Computer wird den radiologi­schen Befund ergänzen“, sagte Antoch. „Es wird darum gehen, den Radiologen bei seiner Arbeit zu unterstützen.“ © dpa/aerzteblatt.de

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