Medizin (Fach) / Physik KMP2 (Lektion)

Hell's Bells

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• 3 wesentliche Parameter für medizinische Laser Wellenlänge, Leistungsdichte, Pulsdauer
• CO2-Laser Zielgewebe Wasser
• Argon-Ionen-Laser Zielgewebe Blut (und Melanin)
• Excimer-Laser UV, Zielgewebe Hornhaut
• Neodym-Yag-Laser große Eindringtiefe
• sphärische Aberration unterschiedliche Brennweite für achsennahe und achsenferne Strahlen
• Laserlicht Licht, hoher Kohärenzlänge, spektraler Schärfe und Intensität
• Wechselwirkungszeit Einwirk- bzw. Pulsdauer
• Photochemische Prozesse Licht regt Moleküle an und induziert eine chemische Reaktion z.B.: photosynthese, Katalytische Wirkung von Photosensitizern
• Thermische Prozesse medizinischer Laser GErinnung, Verdampfung, Verkohlung, Schmelzen
• 5 Bereiche medizinischer Laser Photochemische Prozesse, Thermische Prozesse, Photoablation, plasmainduzierte Ablation, PHotodisruption
• Photoablation Aufbrechen von Molekülbindungen durch die energiereichen UV-Photonen
• Aperturblende bestimmt die Helligkeit
• Gesichtsfeldblende bestimmt die Größe des ausgeleuchteten Bereichs
• Auflösungsvermögen kleinster Abstand zweier kleiner Objekte (Punkte), deren Bilder (Beugungsscheibchen) noch deutlich getrennt werden können
• numerische Apertur anguläre Lichtsammelkapazität - Produkt aus der Brechzahl und dem Sinus des Winkels Alpha
• Hellfeld ohne Obekt, Gesichtsfeld gleichmäßig ausgeleuchtet
• Dunkelfeld das nicht am Objekt gebeugte Licht wird am Objektiv vorbeigeführt; Bereich ohne Objekt: dunkel
• Fluoreszenz-Mikroskopie durch Bestrahlung mit UV / sichtbarem Licht werden bestimmte Stoffe zur Fluoreszenz angeregt
• Lichtmikroskop optische Abbildung mit Licht Auflösung 200 nm Vergrößerung: 10-1000 x Anwendung: Gewebeschnitte, Zellen Nachteil: begrenztes Auflösungsvermögen
• Ultraschall-Mikroskop Optische Abbildung mit Schall Auflösung: 0,5 μm (bei 3 GHz) Anwendung: Materialprüfung Vorteil: Kontrast durch elastische Eigenschaften
• konfokales LSM (Laser-Scanning-Microscope) 3D-Schichtbilder erstellbar Auflösung: 100 nm Anwendung: dicke, transparente Proben Vorteile: Kontrast, nicht invasiv
• SNOM (Scanning-Nearfield-Optical Microscope) - Rasternahfeldmikroskop ... optisches Nahfeld (gewebeschonend, kombinierte Inforamtion (Ort+ Fluoreszenz), ABER: Artefakte Auflösung: < 100 nm Anwendung: Einzelmoleküle, Lokalisation markierter Antikörper 
• TEM - Transmissionselektronen-Mikroskop Durchstrahlung mit Elektronen (hohe Auflösung, aufwendige Gewebepräparation) Auflösung: 0,2 nm Anwendung: 40-150 nm Schnitte, kleine Partikel auf dünnen Membranen, 
• REM - Raster-Elektronen-Mikroskop Sekundärelektronen Auflösung: 3-6 nm Anwendung: behandelte Oberflächen Vorteil: hohe Auflösung Nachteile: aufwendige Gewebepräparation, Ultrahochvakuum
• AFM - Atomic Force Microscope Ablenkung einer Rasterspitze Auflösung: 0,1 nm Anwendung: Atomgitter, Moleküle, Zellen, Chromosomen Vorteile: hohe Auflösung, vielseitig
• Plasmamembran der Zelle Doppelschicht aus Phospholipiden
• Aktionspotenzial schnelle Änderung des Ruhepotenzials durch einen elektrischen Reiz oberhalb einer bestimmten Reizschwelle
• Ruhepotential Spannung, die zwischen Zellinnerem und Extrazellulärraum herrscht
• Depolarisation Potenzialdifferenz baut sich ab
• Repolarisation Ruhepotential wird selbständig wieder aufgebaut
• EKG - Elektrokardiogramm registriert den elektrischen Erregungszustand des Herzens bzw. Aktivität der Herzmuskelfasern (durch Aufzeichnung von Potenzialdifferenzen)
• EKG-Kurve zeitliche Änderung der Potenzialdifferenz als Resultat der Projektion der ‚Ableitungs’richtung auf den momentanen Herzdipol
• P-Welle Erregungseintritt in Vorhof
• QRS-Komplex Erregungseintritt in die Kammer
• T-Welle Erregungsrückbildung in der Kammer
• Einthoven-Dreieck elektrische Potenzialdifferenzen = elektrische Spannungen an Körperoberfläche(!) mittels dreier Elektroden; drei Standardableitungen nach Einthoven: rechter Arm, linker Arm, linkes Bein
• das elektrische Feld ist im Körper abgeschwächt ... relativ hohe Leitfähigkeit und Polarisierbarkeit des Körpers
• Vorhofflimmern Ungeordnete Erregung von Vorhofbezirken - kaum hämodynamische Auswirkungen
• EEG - Elektroenzephalografie elektrische Aktivität des Gehirns: mehrere Elektroden auf Kopfhaut plus Referenzelektrode: misst räumliche Lokalisation und zeitliches Muster der Potenzialdifferenzen
• EEG Anwendungen zur Diagnose neurologischer Erkrankungen zur Steuerung von Prothesen und Kommunikationscomputern
• Elektromyografie (EMG) zeichnet die Potenzialänderungen an Muskeln auf (ein Muskel, mehrere Muskeln, einzelne Muskelfasern)
• Elektrostatisches Feld der Erdoberfläche durchschnittlich 100 – 200 V/m
• Hydrostatik Gleichgewicht der Kräfte in ruhenden Flüssigkeiten
• hydrostatisches Paradoxon der Druck auf den Boden eines Gefäßes der Bodenfläche (A) hängt nur von der Füllhöhe (h) des Gefäßes ab – nicht aber von dessen Form
• Harndichtebestimmung mit Aräometer je größer die Einsinktiefe der Senkspindel, desto geringer die Dichte der Flüssigkeit
• Oberflächenspannung (= spezifische Oberflächenenergie) ... σ = ΔE / ΔAΔA… Vergrößerung der OberflächeΔE…Oberflächenenergie = Energie die dazu aufgebracht werden muss
• stationäre Strömung keine zeitlichen Durchflussänderungen an einem bestimmten Ort
• Volumenstromstärke (-durchfluss) pro Zeiteinheit durchströmende Flüssigkeitsvolumen Iv = V(olumen) / t = v*An v... Geschwindigkeit An .. durchströmte Fläche senkrecht zur Strömungsrichtung
• Herzminutenvolumen Schlagvolumen × Herzfrequenz (in der Aorta) in Ruhe:70 cm3 × 70/min ≈ 5 l/min (Spitzen bis zu 20-30 l/min möglich)

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