Hoofdstuk 4

4.1 Meten aan je lichaam
In de moderne geneeskunde is ziekte een afwijking die je kunt meten. Ons lichaam is ongeveer 37°C, want dan werken alle enzymen optimaal. Als je lichaam te koud is volgens je 'thermostaat' (dus ook vlak voor je koorts hebt) ga je rillen. Als je thermostaat te laag staat, word je rood, doordat bloedvaatjes zich verwijden. Warmte gaat door stroming naar je huid en via geleiding en straling naar de buitenlucht. Ook door transpiratie koelt je lichaam af.

Temperatuur wordt gemeten in graden Celsius °C of kelvin. Een negatieve kelvin bestaat niet. Warmte is een vorm van energie die van heet naar koud gaat en wordt gemeten in Joule.


Op een thermogram, die wordt gemaakt met de elektromagnetische straling infrarood, zijn de temperaturen van een voorwerp te zien, d.m.v. verschillende frequenties van straling.


4.2 Binnenin kijken
De glasvezels waar een endoscoop uit bestaat, geleidt het licht van een felle lamp naar de tip van een endoscoop waardoor het operatiegebied wordt verlicht. De lens aan het einde van de bundel zorgt voor het beeld van het operatiegebied. Elke vezel geeft een punt van het beeld door naar de andere kant van de vezel. Er zijn ook endoscopen met schaartjes en klemmetjes. Deze gereedschappen worden op afstand bediend m.b.v. een scherm.

Licht maakt bochten, ook in een endoscoop. Het breekt en kaatst terug in doorzichtig materiaal. Hoeken van breking en terugkaatsing worden gemeten met de loodrechte lijn op het oppervlak: de normaal. Het licht breekt naar de normaal toe, dus is kleiner dan de terugkaatsing.

Als al het licht terug wordt gekaatst, spreken we van volledige terugkaatsing. Er wordt gebruik gemaakt van glasvezels waardoor het licht de bocht om kan.

Het felle lichtpunt van een lens, waar alle lichtstralen naartoe worden gebogen is het brandpunt. Afstand van lens en brandpunt is brandpuntafstand.

Hoe sterker de lens, hoe korter het brandpuntafstand f is. Sterkte is het omgekeerde van f. De eenheid van sterkte is dioptrie. Brandpuntafstand is in meter.

sterkte = 1 _

f

De lens moet op de juiste plaats voor een mooi beeld. Al het licht wordt gebundeld naar een punt op de wand. Zo wordt dat met elk punt gedaan waardoor het volledige beeld verschijnt. Er wordt een verticaal stukje getekend want de lens is, en een hoofdas wat loodrecht op de lens staat. De lichtstralen breken achter de lens. Er gaan drie lichtstralen per punt:

1. Door het midden van de lens en wordt niet gebroken.

2. Evenwijdig en na breking door brandpunt F achter de lens


3. Door brandpunt F voor de lens en evenwijdig erna.

Samen komen ze in één punt, het beeldpunt.

vergroting = grootte beeld = b

grootte voorwerp = v

De lensformule (voor het berekenen van het brandpuntafstand):

1 + 1 = 1

v b f


4.3 Kijken zonder licht
De binnenkant van het lichaam is alleen te zien als je de huid of andere wand gepasseerd hebt, met bijvoorbeeld echoscopie. Daarbij wordt een hoog geluid gebruikt wat voor mensen niet hoorbaar is: ultrasoon geluid. Waarmee de arts dan kijkt is een transducer wat geluidsgolven zendt, en elke verandering van weefsel opvangt. Een computerprogramma vertaalt het om in beelden. Snelheid en richting van bloed kan hierdoor ook bepaald worden met gebruik van het dopplereffect. (Als de afstand van de golven groter wordt, ontstaat er een lagere toon, en als de afstand kleiner wordt, een hoge toon.) Hoe groter de snelheid van het bloed, hoe groter het frequentieverschil tussen uitgezonden en teruggekaatste geluid.

f = 1


T

De E op je rekenmachine staat voor: 10 tot de macht...

(zie boek voor de rest van de rekenopgaven). Dit is de wetenschappelijke notatie.



4.4 Röntgenstraling
Röntgenstraling werd vroeger x-straling genoemd door Wilhelm Röntgen, omdat hij niet wist wat het voor straling was. Waar straling doorheen gaat, is het zwart op het beeld. Botten houden wel straling tegen, maar spieren en organen minder. Röntgenstraling is een elektromagnetische straling, zo groot dat het door materiaal heen kan waar licht niet doorheen kan. Het is schadelijk dat er vroeger mensen in laboratoria aan zijn gestorven. De maximale hoeveelheid straling die je mag ontvangen zonder dat het gevaar oplevert, heet de effectieve stralingsdosis. Of gewoon dosis, in mSv (millisievert).

De CT-scan (computer tomografie scan) is een andere toepassing van röntgenstraling waarbij details beter zichtbaar zijn, doordat je lichaam zogenaamd in plakjes wordt gesneden. Aan de ene kant van de tunnel zit een röntgenbuis en aan de andere kant röntgendetectors. De ring draait steeds rond zodat overal röntgenstralen door het lichaam gaan. Zo wordt dat per 'plakje' gedaan. Een radioloog kan dan zien waar een tumor zit. Een nadeel is de grote dosis straling, maar het is wel bruikbaarder voor een diagnose.

Met een magneetscan met de techniek MRI kan er ook in een lichaam worden gekeken, als röntgenstraling een te groot risico is. Het lijkt op CT maar dan met een elektromagneet wat op gelijkstroom loopt. De spoel mag niet te heet worden door teveel stroom. Bij afkoeling tot 4K is de weerstand weg, waardoor de spoelen supergeleidend zijn. Dus een grote stroomsterkte, maar geen hete spoel. De waterstofatomen in het lichaam richten zich naar de magneet, en wanneer de radiogolven worden verzonden, springen ze om. Ze springen daarna terug en zenden radiogolven uit. De uitgezonden straling hangt af van de hoeveelheid waterstofatomen in het weefsel. De MRI-scanner kan door het verschil tussen de hoeveelheid van de veelvoorkomende waterstofatomen onderscheid maken tussen verschillende weefsels. Het verschil tussen een CT en MRI-scan is dat de MRI geen gevaarlijke straling heeft.



4.5 Radioactieve stoffen
Gammastraling wordt spontaan uitgezonden door sommige stoffen, en hoeven niet aangezet worden zoals röntgenstraling. Gammastralen zenden radioactieve stoffen uit wat heel schadelijk is voor het menselijk lichaam. Als er in het ziekenhuis radioactieve stof in het lichaam wordt gespoten kunnen ze aan de buitenkant meten waar het zich bevindt en heen gaat. Het wordt gebruikt om een diagnose te stellen. Ook is het belangrijk bij de behandelingen van bepaalde soorten kanker, het stopt bijv. de groei van tumoren. Behandeling met straling heet radiotherapie.

Bij nucleaire geneeskunde wordt straling toegepast. Radioactiviteit ontstaat in de kern (nucleus/nucleair) van atomen. In de kern van een atoom zitten protonen en neutronen. Daar omheen cirkelen elektronen. Neutronen zijn lijmdeeltjes van protonen, want protonen stoten elkaar af. In een koolstofatoom zitten 6 protonen maar het aantal neutronen kan verschillen. Koolstof-12 houdt in dat er 12 kerndeeltjes zijn (dus ook 6 neutronen). Koolstof-13, met 7 neutronen is een isotoop van koolstof-12. Dat is dezelfde atoomsoort die zwaarder/lichter is door meer/minder neutronen. Sommige atomen zoals de isotoop koolstof-14 is radioactief, wat de eigenschap heeft dat een neutron in een proton en elektron kan veranderen. Dat heet een radioactief verval. Dan is de koolstof-14 atoom verdwenen en is de kern van een stikstofatoom ontstaan.


Hoe sneller de atomen vervallen, hoe radioactiever de stof is. Hoeveel atomen er per seconde vervallen, heet de activiteit, met als eenheid Bq (becquerel), wat te meten is met een geigerteller, waarbij je een knetterend geluid hoort. Ziekenhuismedewerkers dragen een badge die verkleurt als er straling op valt.

De halveringstijd is de tijd waarin de helft van het aantal atomen vervalt. Een grote halveringstijd betekent dus ook een zwakke straling. Een stof als jood-128 met 25 minuten als halveringstijd is niet handig in een ziekenhuis, omdat-ie heel snel weg is.

Er zijn drie soorten kernstraling: gamma-, alfa- en bètastraling. De laatste twee zijn kleine deeltjes die veel schade aanrichten maar een weinig doordringend vermogen hebben. Ze zijn dus ook tamelijk ongevaarlijk als je ze op tijd afspoelt. Blootstelling aan hoge een dosis kan in het uiterste geval dodelijk zijn. Daarom worden er veel voor de mensen die er werken maatregelen genomen door de opgelopen dosis zo laag mogelijk te houden, door bijvoorbeeld beton of lood. We staan eigenlijk altijd bloot aan kernstraling vanuit het heelal bijvoorbeeld. Dat noemen we achtergrondstraling.