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6.14.2: Strahlung - Biologie

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LERNZIELE

  • Vergleich nichtionisierender und ionisierender Strahlung in Bezug auf die Keimhemmung

Zur Sterilisation werden sowohl nichtionisierende als auch ionisierende Strahlungsverfahren angewendet.

Sterilisation mit nichtionisierender Strahlung

Die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (UV, von einer keimtötenden Lampe) ist nur zur Sterilisation von Oberflächen und einigen transparenten Gegenständen geeignet. Viele Objekte, die für sichtbares Licht transparent sind, wie z. B. Glas, absorbieren UV. UV-Bestrahlung wird routinemäßig verwendet, um das Innere von biologischen Sicherheitswerkbänken zwischen den Anwendungen zu sterilisieren, ist jedoch in schattigen Bereichen unwirksam. Der Nachteil der UV-Strahlung besteht darin, dass sie einige Kunststoffe, wie beispielsweise Polystyrolschaum, bei längerer Exposition schädigt.

Sterilisation mit ionisierender Strahlung

Ionisierende Strahlung kann bei unsachgemäßer Anwendung lebensgefährlich sein. Die ordnungsgemäße Anwendung dieser Methoden wird von weltweiten und nationalen Sicherheitsorganisationen reguliert und überwacht. Alle in der Vergangenheit aufgetretenen Vorfälle werden dokumentiert und gründlich analysiert, um die Ursache und das Verbesserungspotenzial zu ermitteln.

  • Gamma Strahlen: Gammastrahlen sind sehr durchdringend und werden häufig zur Sterilisation von medizinischen Einweggeräten wie Spritzen, Nadeln, Kanülen und Infusionssets sowie Lebensmitteln verwendet. Die Gammastrahlung wird von einem Radioisotop (meist Kobalt-60 oder Cäsium-137) emittiert. Cäsium-137 wird in kleinen Krankenhauseinheiten zur Behandlung von Blut vor der Transfusion zur Vorbeugung verwendet Graft-versus-Host-Krankheit. Die Verwendung eines Radioisotops erfordert eine Abschirmung, um die Sicherheit der Bediener während des Gebrauchs und der Lagerung zu gewährleisten, da diese Radioisotope kontinuierlich Gammastrahlen emittieren (nicht abschaltbar). Ein Vorfall in Decatur, Georgia, bei dem wasserlösliches Cäsium-137 in den Quellspeicherpool gelangte und ein Eingreifen des NRC erforderlich machte, führte zu einer nahezu vollständigen Eliminierung dieses Radioisotops; es wurde durch das teurere, nicht wasserlösliche Kobalt-60 ersetzt. Die Sterilisation durch Bestrahlung mit Gammastrahlen kann in einigen Fällen die Materialeigenschaften beeinträchtigen.
  • Elektronenstrahlen: Elektronenstrahlbearbeitung wird auch häufig zur Sterilisation verwendet. Elektronenstrahlen verwenden eine On-Off-Technologie und bieten eine viel höhere Dosierungsrate als Gamma- oder Röntgenstrahlen. Aufgrund der höheren Dosisleistung wird eine kürzere Expositionszeit benötigt und dadurch ein möglicher Abbau von Polymeren reduziert. Eine Einschränkung besteht darin, dass Elektronenstrahlen weniger durchdringend sind als Gamma- oder Röntgenstrahlen. Die Einrichtungen sind auf erhebliche Betonabschirmungen angewiesen, um die Arbeiter und die Umwelt vor Strahlenbelastung zu schützen.
  • Röntgenstrahlen: Hochenergetische Röntgenstrahlen sind eine Form ionisierender Energie, die es ermöglicht, große Pakete und Paletten mit medizinischen Geräten zu bestrahlen. Die Röntgensterilisation ist ein auf Elektrizität basierendes Verfahren, das keine chemischen oder radioaktiven Materialien erfordert. Hochenergetische und leistungsstarke Röntgenstrahlen werden von einem Röntgengerät erzeugt, das bei Nichtgebrauch ausgeschaltet werden kann und daher bei der Lagerung keine Abschirmung erfordert. Die Bestrahlung mit Röntgen- oder Gammastrahlen macht Materialien nicht radioaktiv.
  • Subatomare Partikel: Subatomare Partikel können mehr oder weniger durchdringend sein und können je nach Art des Partikels durch ein Radioisotop oder eine Vorrichtung erzeugt werden. Die Bestrahlung mit Partikeln kann Materialien je nach Art der Partikel, ihrer Energie und Art des Zielmaterials radioaktiv machen: Neutronen und sehr hochenergetische Partikel können Materialien radioaktiv machen, haben aber eine gute Durchdringung, während niederenergetische Partikel (außer Neutronen) können Materialien nicht radioaktiv machen, haben aber eine schlechtere Durchdringung.

Bestrahlung wird vom Postdienst der Vereinigten Staaten verwendet, um Post in der Gegend von Washington, DC zu sterilisieren. Einige Lebensmittel (z. B. Gewürze, Hackfleisch) werden zur Sterilisation bestrahlt.

Wichtige Punkte

  • Die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ist eine nichtionisierende Methode, die nur für die Sterilisation von Oberflächen und einigen transparenten Gegenständen geeignet ist.
  • Übliche Methoden der ionisierenden Strahlung sind Gammastrahlen, Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen und subatomare Teilchen.
  • Allerdings kann ionisierende Strahlung bei unsachgemäßer Anwendung lebensgefährlich sein. Die ordnungsgemäße Anwendung dieser Methoden wird von weltweiten und nationalen Sicherheitsorganisationen reguliert und überwacht.

Schlüsselbegriffe

  • Graft-versus-Host-Krankheit: Eine Komplikation nach Gewebe- oder Organtransplantation oder Bluttransfusion, wenn das Blut nicht bestrahlt wurde. Weiße Blutkörperchen des transplantierten Gewebes oder Organs (das Transplantat) greifen Zellen im Körper des Empfängers (dem Wirt) an.
  • NRC: Nuklearaufsichtskommission

6.14.2: Strahlung - Biologie

Bewertung des Potenzials einer Dosiseskalation mit intensitätsmodulierter Strahlentherapie (IMRT) bei der Positronen-Emissions-Tomographie-basierten Strahlentherapieplanung bei lokal fortgeschrittenem nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (LA-NSCLC).

Methoden und Materialien

Für 35 LA-NSCLC-Patienten wurden dreidimensionale konforme Strahlentherapie- und IMRT-Pläne mit einer verschreibungspflichtigen Dosis (PD) von 66 Gy in 2-Gy-Fraktionen erstellt. Eine Dosiseskalation wurde in Richtung der maximalen PD unter Verwendung sekundärer Endpunktbeschränkungen für Lunge, Rückenmark und Herz durchgeführt, mit einer Deeskalation gemäß definierter ösophagealer Toleranz. Die Dosisberechnung wurde mit dem Eclipse Pencil Beam Algorithmus durchgeführt und alle Pläne wurden mit einem Collapsed Cone Algorithmus neu berechnet. Die Wahrscheinlichkeiten für normale Gewebekomplikationen wurden für die Lunge (Pneumonitis Grad 2) und die Speiseröhre (akute Toxizität, Grad 2 oder höher und Spättoxizität) berechnet.

Ergebnisse

IMRT führte zu statistisch signifikanten Abnahmen der mittleren Lungen (P <.0001) und maximales Rückenmark (P = 0,002 und 0005) Dosen, was einen durchschnittlichen Anstieg der PD von 8,6–14,2 Gy (P .0001). Dieser Vorteil ging nach einer Deeskalation innerhalb der definierten ösophagealen Dosisgrenzen verloren. Die Wahrscheinlichkeit einer Lungennormalgewebskomplikation war für die IMRT signifikant niedriger (P <.0001), auch nach Dosiserhöhung. Bei ösophagealer Toxizität senkte die IMRT die akuten NTCP-Werte bei niedrigen Dosierungen signifikant (P = 0,0009 und P <.0001). Nach einer maximalen Dosiseskalation wurde die späte ösophageale Toleranz kritisch (P <.0001), insbesondere bei Anwendung von IMRT, aufgrund der parallelen Erhöhung der ösophagealen Dosis und der PD.

Abschluss

Bei LA-NSCLC bietet die IMRT das Potenzial, die Parkinson-Krankheit in Abhängigkeit von der Lungen- und Rückenmarkstoleranz signifikant zu eskalieren. Parallele Erhöhungen der ösophagealen Dosis machten jedoch den Vorteil zunichte, selbst wenn Collapsed-Cone-Algorithmen verwendet wurden. Dies ist im Zusammenhang mit begleitenden Radiochemotherapieplänen mit IMRT zu berücksichtigen.


Verbindliche Studienverlaufs-, Prüfungs- und Bewerbungsordnung

Wie bewerbe ich mich?

Mindestvoraussetzungen für die Bewerbung für einen Masterstudiengang an der TUM sind ein anerkannter grundständiger Studienabschluss (z.B. Bachelor) und der erfolgreiche Abschluss des Eignungsfeststellungsverfahrens. Das Eignungsfeststellungsverfahren bietet der TUM-Schule oder dem Fachbereich, an dem Sie sich bewerben, die Möglichkeit, Ihre individuellen Begabungen und Motivationen für das Studium zu beurteilen.

Während des Bewerbungszeitraums müssen Sie sich über das TUMonline-Bewerbungsportal bewerben und Ihre Bewerbungsunterlagen hochladen.

Wenn Sie ein Zulassungsangebot erhalten, müssen Sie zur Immatrikulation zusätzlich einzelne Unterlagen in notariell beglaubigter Papierform postalisch einreichen.

Grundsätzlich müssen Bewerberinnen und Bewerber mit einem außerhalb der EU / EWR erworbenen Abschluss für ein weiterführendes Studium (z.B. Bachelor) ihre Unterlagen vorab durch uni-assist prüfen lassen.

Welche Unterlagen muss ich bei der Online-Bewerbung einreichen?

Abhängig von Ihrem Bildungshintergrund und Ihrem Herkunftsland benötigen wir möglicherweise zusätzliche Dokumente. Füllen Sie die Online-Bewerbung aus, um eine umfassende Liste der erforderlichen Unterlagen zu erhalten.

Welche Unterlagen muss ich für die Immatrikulation einreichen?

Abhängig von der Art Ihrer Ausbildung und Ihrem Herkunftsland können wir zusätzliche Dokumente benötigen. Nach Annahme eines Zulassungsangebots in TUMonline erhalten Sie eine Liste der Unterlagen, die Sie zur Immatrikulation an der TUM in Papierform einreichen müssen.

Welche Bewerbungsfristen muss ich einhalten?

Bewerbungsfrist für das Wintersemester: 01.01. - 31.05.

Während des Bewerbungszeitraums müssen Sie sich über das TUMonline-Bewerbungsportal bewerben und Ihre Bewerbungsunterlagen hochladen. Bitte beachten Sie, dass wir Ihre Bewerbung nur bearbeiten können, wenn Sie alle erforderlichen Unterlagen innerhalb der Bewerbungsfrist.

Wir prüfen Ihren Antrag, sobald er vollständig ist. Bitte überprüfen Sie regelmäßig Ihren TUMonline-Account, ob wir Rückfragen zu Ihren Dokumenten haben oder Sie ein oder mehrere Dokumente ändern müssen.

Nach Erhalt der Zulassung sehen Sie in TUMonline, für welche Unterlagen Sie einreichen müssen Einschreibung, und in welcher Form. Bitte beachten Sie, dass Sie den unterschriebenen Immatrikulationsantrag und alle notariell beglaubigten Papierexemplare immer bis zum Post.

Wir empfehlen Ihnen, die Unterlagen für die Immatrikulation so schnell wie möglich nach Erhalt der Zulassung einzureichen. Sollten einzelne Unterlagen bis dahin nicht vorliegen, können Sie diese bis zu 5 Wochen nach Vorlesungsbeginn nachreichen. Sie werden jedoch erst eingeschrieben, wenn wir alle Unterlagen erhalten haben.

Den Status Ihrer Bewerbung können Sie jederzeit in Ihrem TUMonline-Account einsehen.

Wie werden Bewerber für die Zulassung ausgewählt?

Die Auswahl erfolgt durch ein Eignungsfeststellungsverfahren. Die Eignungsfeststellung ist ein zweiteiliges Verfahren nach der Einreichung einer offiziellen Bewerbung für einen Studiengang. Dabei stellt die Fakultät bzw. der Fachbereich der TUM fest, ob Sie die spezifischen Voraussetzungen für ihren Masterstudiengang erfüllen.

In dem Anfangsstadien, werden Ihre im Bachelorstudium erzielten Noten sowie Ihre schriftlichen Unterlagen mit einem punkte System. Abhängig von Anzahl der gesammelten Punkte, Bewerber sind entweder sofort zugelassen, hat abgelehnt oder eingeladen zu einem Aufnahmegespräch.

Wo finde ich das Online-Bewerbungsportal?

Der Online-Bewerbungsprozess erfolgt über unser Bewerbungsportal TUMonline.

Muss ich ein Praktikum absolvieren?

Praktika vor Studienbeginn sind nicht erforderlich. Für Forschungspraktika, die in der vorlesungsfreien Zeit vorgesehen sind, müssen die Studierenden zwei von vier Wahlmodulen wählen.


Die Zukunft der Strahlenbiologie

Innovation und Fortschritt in der Radioonkologie hängen von Entdeckungen und Erkenntnissen ab, die durch die Forschung in der Strahlenbiologie erzielt werden. Die strahlenbiologische Forschung hat zu grundlegenden wissenschaftlichen Erkenntnissen geführt, von der Entdeckung von Stamm-/Vorläuferzellen bis hin zur Definition von Signalübertragungswegen, die durch ionisierende Strahlung aktiviert werden und heute als integraler Bestandteil der DNA-Schadensreaktion (DDR) anerkannt sind. Strahlenbiologische Entdeckungen leiten klinische Studien, die eine Strahlentherapie in Kombination mit Inhibitoren der DDR-Kinasen DNA-abhängige Proteinkinase (DNA-PK), Ataxia teleangiectasia mutated (ATM), Ataxia teleangiectasia related (ATR) und Immun- oder Zellzyklus-Checkpoint-Inhibitoren testen. Um die wissenschaftliche und klinische Relevanz zu erhalten, muss das Gebiet der Strahlenbiologie Herausforderungen in Bezug auf Forschungspersonal, Ausbildung und Finanzierung meistern. Das National Cancer Institute berief einen Workshop ein, um die Rolle der Strahlenbiologieforschung und der Strahlenbiologen im zukünftigen wissenschaftlichen Unternehmen zu diskutieren. Hier fassen wir die Diskussionen über aktuelle Forschungsansätze und wissenschaftliche Schwerpunkte in der Strahlentherapie zusammen, die für den schnellen Fortschritt in den Strahlenwissenschaften und den weiteren Beitrag der Strahlenbiologie zur Strahlenonkologie und der breiteren biomedizinischen Forschungsgemeinschaft als wichtig erachtet werden.


Schau das Video: Wirkung von Radioaktivität auf den Körper (Januar 2023).