Aufgabe 2 — Anwendung radioaktiver Nuklide

Radiopharmaka werden in der nuklearmedizinischen Therapie schon seit mehreren Jahrzehnten unter anderem verwendet, um krankes Gewebe im Körper zu zerstören. Dazu gehören zum Beispiel Medikamente, die radioaktive lod-Isotope beinhalten.

lod spielt im Stoffwechsel der Schilddrüse eine große Rolle. Da sich lod in der Schilddrüse anreichert, aus dem übrigen Körper jedoch rasch ausgeschieden wird, bleibt die Strahlung der radioaktiven lod-lsotope auf exakt den Ort beschränkt, an dem sie wirken soll. Das Isotop $Formula: \text{I}$ $Formula: \text{I}$ - Formula: 131 sendet $Formula: \beta$ $Formula: \beta$ -Strahlung aus und hat eine Halbwertszeit von 8 Tagen. Die Reichweite der Strahlung im Gewebe beträgt nur $Formula: 0,5\;\mathrm{mm}.$ $Formula: 0,5\;\mathrm{mm}.$ Die ebenfalls auftretende $Formula: \gamma$ $Formula: \gamma$ -Strahlung soll nicht betrachtet werden.

2.1

Stelle die Kernumwandlungsgleichung für den $Formula: \beta^{-}$ $Formula: \beta^{-}$ -Zerfall von $Formula: \text{I}$ $Formula: \text{I}$ - Formula: 131 auf.

2 BE

2.2

$Formula: \text{I}$ Nenne zwei mögliche biologische Wirkungen, die im bestrahlten Organismus auftreten können.

Begründe mit Hilfe einer Eigenschaft dieses Nuklids, warum gerade dieses gut geeignet ist, um im Körper Zellen zu zerstören.

4 BE

2.3

Ein Medikament basierend auf $Formula: \text{I}$ $Formula: \text{I}$ - Formula: 131 besitzt eine Anfangsaktivität von $Formula: 200\;\text{MBq}.$ $Formula: 200\;\text{MBq}.$

2.3.1

Stelle die Aktivität für die nächsten 40 Tage graphisch dar.

Ermittle, nach welcher Zeit die Aktivität auf $Formula: 10\,\%$ $Formula: 10\,\%$ der Anfangsaktivität abgefallen ist.

5 BE

2.3.2

Berechne die Zerfallskonstante und ermittle die Anzahl der im Medikament am Anfang enthaltenen $Formula: \text{I}$ $Formula: \text{I}$ - Formula: 131 Kerne.

6 BE

2.4

Für bildgebende Verfahren wird in der Medizin häufig das angeregte und metastabile Nuklid $Formula: \text{Tc}$ $Formula: \text{Tc}$ - $Formula: 99\text{m}$ $Formula: 99\text{m}$ verwendet. (siehe Abbildung 3). Dieses sendet niedrigenergetische $Formula: \gamma$ $Formula: \gamma$ -Strahlung aus und hat eine Halbwertszeit von ca. 6 Stunden.

Bewerte den Einsatz dieses Nuklids für bildgebende Verfahren in der Medizin.

3 BE

Schematische Darstellung einer Schilddrüsen-Szintigraphie: Injektion von Tc, Strahlung und Gammadetektoren erzeugen Szintigramm.

Abb. 3: Radiologische Untersuchung der Schilddrüse (schematische Darstellung)

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