Röntgenstrahlen: Warum sie das Körperinnere sichtbar machen und wie sie entdeckt wurden

Bei Verdacht auf Knochenbruch geht es heute ganz selbstverständlich zur Röntgenuntersuchung. Möglich macht das die sensationelle Entdeckung des Physikers Wilhelm Conrad Röntgen.

Blicke in den Körper des Menschen sind heute selbstverständlich: Mit modernsten Computertechnologien erhalten Ärztinnen und Ärzte dreidimensionale Bilder vom Körperinneren.

Röntgenstrahlen: eine zufällige Entdeckung

Den Grundstein für die Sicht in das Innere des Körpers legte der Physiker Wilhelm Conrad Röntgen mit seiner Entdeckung der Röntgenstrahlen. An einem Novemberabend des Jahres 1895 untersuchte Röntgen Leuchterscheinungen in Vakuumröhren. Dabei erzeugte er hohe Spannungen, die zu zwei Metallelektroden in einer Glasröhre geleitet wurden. Völlig unerwartet begannen Kristallsplitter auf dem Tisch neben ihm hell zu leuchten.

Erster Test: Röntgen durchleuchtete die Hand seiner Frau

Röntgen erkannte, dass die Ursache für das Leuchten die Strahlung aus der Röhre waren. Sie konnte sogar schwarzes Papier durchdringen. Selbst eine zwei Meter entfernte Türe war kein Hindernis. Seine Entdeckung nannte der Physiker „X-Strahlen“. Außerdem stellte Wilhelm Conrad Röntgen bald fest, dass die Strahlen – wie normales Licht auch – Fotoplatten schwärzen konnten. Zum Beweis machte der Hobbyfotograf die ersten Röntgenbilder. Er fotografierte die Hand seiner Frau – zwanzig Minuten dauerte damals die Belichtungszeit.

Kurzwelliges, energiereiches Licht macht Knochen sichtbar

Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen mit hohen Quantenenergien und sehr kurzen Längen. Sie liegen im elektromagnetischen Spektrum im Energiebereich oberhalb des ultravioletten Lichts.

Die Neuentdeckung stieß anfangs auf gleichermaßen Skepsis und Faszination. Bald erkannten Ärztinnen und Ärzte ihren medizinischen Nutzen. Organe sind strahlendurchlässig und deshalb auf einem Röntgenbild schwarz abgebildet. Knochen lassen nahezu keine Strahlen durch und sind daher als helle Schatten zu erkennen.

Als die Röntgenapparate in Krankenhäuser und Arztpraxen einzogen, war nun jeder Knochenbruch einfach zu untersuchen. Das Prinzip der Apparate blieb lange Zeit gleich: Die Strahlung entsteht durch Elektronen, die durch Spannung aus einer negativen Elektrode heraustreten und in Richtung der positiven Elektrode beschleunigt werden. Beim Aufprall entstehen die Röntgenstrahlen. Sie sind nichts anderes als Lichtstrahlen, nur viel kurzwelliger und energiereicher.

Gesundheitsschädlich: Wie gefährlich sind Röntgenstrahlen?

Röntgenstrahlung durchdringt lebendes Gewebe und wird in Sievert (Sv) gemessen. Das ist die Einheit für die biologisch wirksame Strahlendosis. Ein Expertenteam der Strahlenschutzkommission wertete Studien zum Risiko der möglichen Zell- und DNA-Beschädigung aus. So erkrankt von 100 Menschen, die im Leben zusätzlich zur natürlichen Strahlung 100 Millisievert (mSv) angesammelt haben, einer zusätzlich an Krebs. Ein Beispiel zur Einordnung: Bereits eine einzige Röntgenuntersuchung der Lendenwirbelsäule erreicht eine relativ hohe Strahlenbelastung von ca. zwei mSv.

Weniger riskant: Computer- und Magnetresonanztomografie

Seit den 1970er-Jahren des 20. Jahrhunderts arbeiteten Forschende an neuen Röntgenverfahren wie der Computertomographie. Zur modernsten Entwicklung gehören dreidimensionale Bilder, mit denen Arztpersonal innere Erkrankungen schneller und besser erkennen kann. Mittlerweile funktioniert der Blick in den Körper auch ohne Röntgenstrahlen: Beispielsweise bei Untersuchungen mit Ultraschall, die sogar 3D-Bilder vom Gesicht eines Fötus im Mutterleib ermitteln können.

Die strahlungsfreie Magnetresonanztomographie verwendet dagegen statt der hochenergetischen Strahlen ein Magnetfeld, um den Ärztinnen und Ärzten Gelenke und Knochen von Erkrankten sichtbar zu machen.