Innovation, Technik, Arbeit

Wie haben sich Röntgengeräte mit der Zeit entwickelt?

16.11.2022
Kurz und knapp

Wenn Wilhelm Conrad Röntgen noch lebte und sich anschaute, was moderne Röntgenmaschinen, die auf seine Entdeckung vor gut 125 Jahren zurückgehen, alles können – er würde wohl sehr staunen. Durchleuchtete er zu seiner Zeit damit noch Hände oder andere Körperteile für die Medizin, so untersucht man heute damit sogar einzelne Körperzellen, Medikamentenwirkstoffe in Aktion, Computerchips und supraleitende Materialien. Röntgengeräte haben die Forschung in verschiedensten Disziplinen enorm vorangebracht.

 

Die ersten Röntgengeräte waren brandgefährlich

Einige der ersten Röntgengeräte, die 1896 schon bald nach Wilhelm Conrad Röntgens Entdeckung der gleichnamigen Strahlung am 8. November 1895 gebaut wurden, sind noch heute funktionstüchtig. Wenn eine solche altertümliche Apparatur aus Holzkästen, Metallschrauben, Kupferdrähten, Fotoplatte, Ionenröhre und Funkeninduktor in Betrieb genommen wird, schlagen Blitze heraus, sie lässt den Raum grünlich schimmern, knackt und riecht stechend nach Ozon. Man kann damit auch heute noch etwa Hände oder Füße überraschend gut durchleuchten – anatomische Details der Knochen sind deutlich erkennbar. Aber die Strahlenbelastung ist enorm: 1500 Mal stärker als bei modernen Röntgenaufnahmen. Vor allem, weil eine Aufnahme eineinhalb Stunden dauert – heute in der Arztpraxis geht das in wenigen tausendstel Sekunden.

Aus diesem Grund erkrankten und starben damals viele Wissenschaftler:innen und Ärzt:innen, die zu den ersten Anwendern solcher Geräte gehörten und mit der Zeit exorbitante Strahlendosen ansammelten, denen sie sich aussetzten. Von der Schädlichkeit der hochenergetischen Strahlung ahnte man nichts. Hautverbrennungen, Haarausfall und Augenprobleme tat man als „Röntgen-Sonnenbrand“ ab. Der Umgang war so unbekümmert und technisch unkompliziert, dass Röntgengeräte sogar in Schuhgeschäften eingesetzt wurden, um bei Kleinkindern zu prüfen, ob die Schuhe richtig sitzen. Erst 20 Jahre nach Röntgens Entdeckung ergingen aufgrund immer mehr nachgewiesener Strahlentoten die ersten Strahlenschutzrichtlinien.

 

Fortschritt mit Kontrastmitteln und Computern

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde die binnen weniger Jahre weltweit etablierte Technologie (Röntgen hatte sie bewusst nicht zum Patent angemeldet, damit sie möglichst schnell vielen Menschen vor allem in der Medizin zugutekam) beständig weiterentwickelt und neue Anwendungen gefunden. Es wurden verträgliche Kontrastmittel entwickelt, die man in Adern und andere Organe injizieren konnte, um auch sie im Röntgenbild sichtbar zu machen. Auch der Einsatz von Kathedern und Computern ab den 50er und 60er Jahren des vergangenen Jahrhunderts erweiterte die Möglichkeiten beträchtlich.

Ein Meilenstein war 1972 die Entwicklung der Computertomographie (CT) durch den britischen Ingenieur Godfrey N. Hounsfield, der dafür wie einst Röntgen den Nobelpreis erhielt. Beim CT fahren Röntgenstrahler und ein gegenüberliegender Detektor kreis- oder spiralförmig um den Körper und machen eine Vielzahl von Röntgenaufnahmen aus verschiedenen Richtungen. Der Computer erzeugt daraus überlagerungsfreie Schnittbilder von Organen. Die Strahlendosis solcher multiplen Röntgenaufnahmen ist natürlich höher als bei einzelnen, geht aber durch Weiterentwicklungen ebenfalls ständig zurück.

 

Einsatz auch jenseits der Medizin

Allerdings ist die Medizin längst nicht das einzige Einsatzgebiet von Röntgengeräten. Die größten, komplexesten Apparaturen kommen heutzutage in der Forschung zum Einsatz. Zum Beispiel die Röntgenstrahlungsquelle PETRA III am Forschungszentrum DESY in Hamburg, eine der größten Röntgenanlagen der Welt: In einem 2,3 Kilometer langen Teilchenbeschleunigerring unter der Erde Hamburgs produziert sie extrem stark gebündeltes, ultrakurzwelliges Röntgenlicht, das viele Milliarden Mal heller und intensiver ist als das herkömmlicher Geräte in der Arztpraxis. Auch außerhalb des Tunnels füllt eine solche Maschine fußballfeldgroße Hallen mit hausgroßen Magneten, kilometerlangen Kabeln und tonnenweise Messtechnik, sie beschäftigt Hunderte Ingenieure und Wissenschaftlerinnen gleichzeitig. Sie ermöglicht es zum Beispiel Wirkstoffe eines Medikaments in Aktion zu beobachten, Nanostrukturen auf einem Computer-Mikrochip oder Vorgänge in einer Batterie.

Angegliedert an das DESY ist auch der von zwölf europäischen Ländern betriebene European XFEL: Der stärkste Linear-Röntgenlaser der Welt erstreckt sich unterirdisch über 3,4 Kilometer Länge quer durch den Westen Hamburgs. Mit seinen 27.000 Röntgenblitzen pro Sekunde lassen sich atomare Details von Viren und Zellen entschlüsseln und chemische Reaktionen regelrecht filmen. Moderne Forschung mit Röntgenstrahlung ermöglicht es uns, ein völlig neues Verständnis von den Vorgängen in der Natur zu erlangen und neue Materialien und Wirkstoffe zielgerichtet zu entwickeln.

 

Ein Special von Planet Wissen über die Entdeckung der Röntgenstrahlung. Darin auch: Ein WDR-Hörfunkbeitrag der Reihe Zeitzeichen über Röntgen.

Ein Artikel der Welt über die ersten Röntgengeräte.

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