Durchblick schaffen …
Kein Herzschrittmacher oder EKG ohne Verständnis der Bioelektrizität, kein Einblick in das Innere des Körpers ohne Kenntnisse über Strahlen und Wellen. Die Medizin baut in all ihren Teilbereichen auf den Grundlagen der Physik und Biophysik auf. Viele Studenten empfinden Physik jedoch als trocken und schwierig. Die Kunst besteht also darin, abstrakte Hintergründe verständlich zu machen und den klinischen Bezug herzustellen: So wird Physik lebendig.
Genau dies schafft der "Tritthart": Er schlägt die Brücke zwischen physikalischer Theorie und medizinischer Praxis. Konkrete Beispiele veranschaulichen medizinisch relevante Aspekte physikalischer Gesetzmäßigkeiten. Verständlich und informativ beschreibt der Autor gängige Anwendungen und Techniken aus dem klinischen Alltag, wie z.B. Ultraschall, Röntgen, Laser, MRT, Mikroskop- und Laboranwendungen und vieles Weitere mehr ...
Für Medizinstudenten ist diese aktualisierte Neuauflage nicht nur eine wertvolle Unterstützung, um schnell einmal nachzuschlagen, sondern darüber hinaus spannend aufbereitetes Wissen, um sich optimal auf die Prüfung vorzubereiten.
… ganz ohne Röntgenstrahlen
Inhaltsverzeichnis:
* Messen und Darstellen von Messwerten
* Mechanik
* Akustik
* Wärmelehre
* Elektrizität
* Bioelektrizität
* Röntgen- und Atomphysik
* Medizinische Optik
Biografische Anmerkung zu den Verfassern
Helmut A. Tritthart
Professor für Medizinische Physik am Institut für Biophysik der Medizinischen Universität Graz; Gastprofessuren in Halifax, Kanada, und Hawaii, USA; Forschungsschwerpunkte: Herz-Kreislauf-Forschung, Kalzium-Antagonisten, Herzrhythmusstörungen, Invasion und Motilität von Krebszellen, optische Methoden in der Bioelektrizität, Elektrophysiologie. (Umschlagtext)
/ AUS DEM INHALT: / / /
Einführung 1
1. Messen und Darstellen von Meßwerten 7
1.1 Direkte und indirekte physikalische Messungen 7
1.2 Medizinische Meßverfahren 8
1.2.1 Meßprobleme in Medizin und Biologie 8
1.2.2 Subjektive Messungen in der Medizin 10
1.2.3 Psychophysik 13
1.3 Sl-System 16
1.3.1 Gebrauch der Maßeinheit Kilopascal (kPa) 19
1.3.2 Längenmessung 22
1.3.3 Fläche und Volumen 25
1.3.4 Winkelmasse 30
1.3.5 Vektor und Skalar 31
1.3.6 Zeit 33
1.3.7 Masse 35
1.3.8 Kraft 38
1.4 Meßfehler 38
1.5 Statistik 42
1.5.1 Konfidenzgrenzen, Vertrauensgrenzen 44
1.5.2 Testen von Hypothesen 45
1.5.3 Häufig vorkommende Verteilungsfunktionen 46
1.5.4 Vergleich von Mittelwerten, t-Test 47
1.5.5 Regressionsgerade 49
1.5.6 Sequential-Analyse 50
1.5.7 Sensitivität, Spezifität, Prävalenz und Inzidenz . . . . 53
1.5.8 Alltagsstatistik 57
1.6 Darstellung von Meßwerten 58
1.6.1 Das rechtwinklige Koordinatensystem 63
1.6.2 Differential, Integral 65
1.6.3 Semilogarithmische Meßwertdarstellungen 67
1.6.4 Häufigkeitsverteilungen 68
2. Mechanik 75
2.1 Statik und Dynamik 75
2.1.1 Dynamik 75
2.1.2 Translation, Rotation, Stoßgesetze und Drehmomente 78
2.1.3 Hebel 85
2.1.4 Arbeit, Energie, Leistung 92
2.1.5 Krafteinwirkungen auf Körper 95
2.1.6 Schwingungen und Wellen 104
2.1.7 Viskoelastizität 113
2.1.8 Andere mechanische Einwirkungen auf den menschlichen Körper 118
2.2 Struktur der Materie 131
2.3 Hydrostatik und Hydrodynamik 135
2.4 Atmung und physikalische Faktoren der Lungenfunktion . 157
3. Akustik 165
3.1 Information 165
3.2 Kinetik, Steuerung, Regelung 166
3.3 Oszillation und Chaos 171
3.4 Harmonische Schwingung 174
3.5 Schall 176
3.6 Hörvermögen, Funktionen des Ohrs 179
3.6.1 Trommelfell 182
3.6.2 Schallreflexion 182
3.6.3 Innenohr 185
3.6.4 Hörgeräte objektive Hörprüfung 188
3.7 Menschliche Stimme, Sprache, Töne, Geräusche 190
3.8 Auskultation und Perkussion 193
3.9 Stoßwellen, Lithotripsie 198
3.10 Ultraschall 205
3.10.1 Ausbreitung von Ultraschall im Gewebe 205
3.10.2 Ultraschallbildgebung 206
3.10.3 Ultraschall-Dopplermeßtechniken (farbkodierte Duplexsonographie, FKDS bzw. Color-Flow-Mapping, CFM) 212
4. Wärmelehre 217
4.1 Wärmeempfindung, Körpertempertur 217
4.2 Messung der Körpertemperatur 219
4.3 Temperaturskalen, isotherme und isobare Gasgesetze . . . . 219
4.4 Wärmemaße 222
4.5 Kinetische Theorie der Wärme 223
4.6 Wärmehaushalt des menschlichen Körpers 227
4.7 Kälte- und Wärmetherapie 231
4.8 Erster Hauptsatz der Wärmelehre, Grundumsatz, Energiehaushalt 235
4.9 Phasenumwandlungen 238
4.10 Dampfdruck 240
4.11 Atmung, Löslichkeit, Partialdruck, Diffusion 242
4.12 Erkrankungen durch Änderung des atmosphärischen Drucks 246
4.13 Teilchen- und Masseströme über Grenzflächen und Membranen 247
4.14 Zweiter und dritter Hauptsatz der Thermodynamik 252
5. Elektrizität 259
5.1 Elektrostatik 259
5.1.1 Ladung 260
5.1.2 Coulomb-Gesetz 260
5.1.3 Piezoelektrizität 267
5.2 Materie im elektrischen Feld, Elektrophorese, Iontophorese268
5.2.1 Materie im elektrischen Feld 268
5.2.2 Elektrophorese 273
5.2.3 Iontophorese 275
5.3 Elektrischer Strom in Materie 276
5.3.1 Strom und Stromarbeit 276
5.3.2 Stromleitung in Metallen 278
5.3.3 Austrittsarbeit 280
5.3.4 Äußerer photoelektrischer Effekt 282
5.4 Stromleitung in Halbleitern und in Elektrolyten 290
5.4.1 Halbleiter 290
5.4.2 Photodiode 295
5.4.3 Transistor 297
5.4.4 Elektrolyte 298
5.4.5 Magnetfelder 309
5.4.6 Lorentz-Kraft 312
5.4.7 Induktion, Lenz-Regel 314
5.4.8 Elektromagnetische Wellen 315
5.4.9 HF-Therapie 318
5.4.10 Elektrochirurgie 328
5.4.11 Spezifische elektromagnetische Effekte 332
5.5 Kernspintomographie und Spektroskopie 334
5.5.1 Magnetische Dipolmomente, Larmor-Frequenzen . . . 334
5.5.2 Relaxation 339
5.5.3 T2-Relaxation 342
5.5.4 NMR-Spektroskopie 346
5.5.5 Bildgebende Verfahren (Magnetic Resonance Imaging, MRI) 351
5.5.6 Gesundheitliche Risiken des MRI 357
5.5.7 Elektronenoptik, Elektronenmikroskop 358
5.5.8 Das Oszilloskop 360
5.5.9 Fernsehen 362
5.5.10 Das Elektronenmikroskop 368
5.5.11 Bilderzeugung im Rasterelektronenmikroskop (Scanning-Elektronenmikroskop, SEM) 375
6. Bioelektrizität 383
6.1 Biologische Ströme und medizinische Stromwirkungen. . . . 383
6.1.1 Membranen 383
6.1.2 Rezeptoren für Reize 389
6.1.3 Aktionspotentiale 390
6.1.4 Ionenkanäle 392
6.2 Reizströme 396
6.2.1 Elektroden für Reizströme 397
6.2.2 Stromformen 399
6.2.3 Reizwirkung 401
6.2.4 Gleichstromtherapie 404
6.2.5 Impulsbehandlung 405
6.3 Elektrostimulation des Herzens 409
6.3.1 Reizimpulse zum Herzmuskel 409
6.3.2 Herzflimmern 412
6.4 Stromunfall 414
6.4.1 Stromweg, Stromdichte, Hautwiderstand 414
6.4.2 Flimmerschwelle und Sicherheitsklassen 418
6.5 Medizinisch wichtige Potential-Meßverfahren 419
6.5.1 Messung von Potentialdifferenzen 419
6.5.2 Elektroden 423
6.5.3 Aktionspotentiale 425
6.5.4 Verstärker 429
6.5.5 Elektroenzephalogramm (EEG) 438
6.5.6 Evozierte Potentiale 444
6.5.7 Elektromyographie 445
7. Röntgen- und Atomphysik 449
7.1 Grundlagen der Kernphysik, Strahlung und Materie 449
7.1.1 Strahlenarten 449
7.1.2 Radionuklide, Isotope 454
7.2 Zerfalls Vorgänge, Kernreaktion, Strahlung und Materie. . . 457
7.2.1 Zerfallsvorgänge 457
7.2.2 Kernreaktionen 461
7.2.3 Zerfallsgesetz 465
7.3 Röntgen- und Korpuskularstrahlen, Strahlung und Materie468
7.3.1 Erzeugung von Röntgenstrahlen 468
7.3.2 Teilchenbeschleuniger 476
7.4 Wechselwirkungen von Strahlung und Materie 480
7.4.1 Ionisierung 480
7.4.2 Röntgenstrahlen und Materie 481
7.4.3 Abstandsquadratgesetz 487
7.4.4 a-Teilchen und Materie 488
7.4.5 /3-Strahlen 491
7.4.6 Neutronen und Materie 491
7.5 Röntgen - Bilderzeugung und Aufnahmeverfahren 493
7.5.1 Durchleuchtung 493
7.5.2 Der Röntgenbildverstärker 499
7.5.3 Computertomographie (CT) 502
7.6 Dosimetrie 506
7.6.1 Energiedosis 506
7.6.2 Ionendosis 507
7.6.3 Äquivalentdosis 509
7.6.4 Spezielle Dosisbegriffe 512
7.7 Biologische Strahlenwirkungen 513
7.8 Strahlentherapie 519
7.8.1 Oberflächentherapie 521
7.8.2 Halbtiefentherapie und Tiefentherapie 521
7.8.3 Protonen-, Deuteronen-, Leichtionen- und Neutronentherapie 525
7.9 Nuklearmedizin 528
7.9.1 Radionuklid-Generatoren 528
7.9.2 Szintigraphen 530
7.10 Strahlenschäden, Strahlenschutz und Strahlenschutzkontrolle 534
7.10.1 Die akute Strahlenkrankheit 534
7.10.2 Teratogene Strahlenwirkungen 535
7.10.3 Chronische somatische Strahlenwirkungen 537
7.10.4 Medizinische und natürliche Strahlenexposition . . . . 539
7.10.5 Umweltbedingte Strahlenbelastung 541
7.11 Grundregeln des Strahlenschutzes 544
7.11.1 Regeln für beruflich strahlenexponierte Personen. . . 546
7.11.2 Personendosen und Dosimeter 548
7.11.3 Kontaminationsmeßgeräte 555
7.12 Das Gesundheitsrisiko durch den Reaktorunfall in Tschernobyl 555
8. Medizinische Optik 561
8.1 Einleitung 561
8.2 Geschichte der Optik 562
8.2.1 Quantentheorie des Lichtes 563
8.3 Einheiten der Licht-Strahlung 564
8.4 Wechselwirkungen Welle-Materie und Welle-Welle 565
8.4.1 Reflexion 567
8.4.2 Absorption, Extinktion 570
8.4.3 Streuung 572
8.4.4 Transmission 572
8.4.5 Polarisation 573
8.4.6 Beugung und Brechung, Dispersion, Interferenz . . . . 574
8.5 Abbildung durch Linsen und Spiegel 582
8.5.1 Abbildungsfehler 587
8.5.2 Korrigierte optische Systeme 591
8.6 Ultraviolettes Licht 592
8.7 Das menschliche Auge als optisches System 597
8.7.1 Optischer Aufbau des Auges 599
8.7.2 Optische Fehler des menschlichen Auges 604
8.7.3 Fehlsichtigkeit 607
8.7.4 Sehschärfe 611
8.7.5 Tages- und Nachtsehen 615
8.8 Medizinische Mikroskoptechniken 622
8.8.1 Numerische Apertur 624
8.8.2 Auflösungsvermögen 625
8.8.3 Köhler-Beleuchtung 626
8.8.4 Abbe-Theorie der Bildentstehung 627
8.8.5 Optische Kontrastierungsverfahren 629
8.8.6 Differential-Interferenzkontrast (DIC) 630
8.8.7 Polarisations- und Reflexionskontrast 631
8.8.8 Fluoreszenzmikroskopie 633
8.8.9 Mikroskopie und Video-Techniken 634
8.8.10 Konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie 636
8.9 Medizinische Laseranwendungen 636
8.9.1 Entstehung von Laserstrahlen 636
8.9.2 Eigenschaften von Laserstrahlung 642
8.9.3 Optische Fasersysteme 643
8.9.4 Lasertypen 644
8.9.5 Lasergefahren 647
A. Farbtafeln 651
Index 657