Dr. phil. nat. Thorsten Kohl (M.A.)

Forschung 

Beschleunigertechnologie und Partikeltherapie in Deutschland im 20. Jahrhundert

Mit der Entdeckung der Röntgenstrahlung 1895 und der Becquerelstrahlung 1896 wurden fast zeitgleich deren biologische Wirksamkeit sowie medizinische Anwendungen der hochenergetischen elektromagnetischen Strahlung und der Partikelstrahlung in Diagnostik und Therapie diskutiert und realisiert. Die Eigenschaft höherenergetischer Röntgenstrahlen zunehmend weniger ihrer Energie an das bestrahlte Gewebe abzugeben, führte zu dem bis in die 1920er Jahre gültigen „200 keV-Paradigma“, wonach die Anwendung höherer Strahlenergien für eine effiziente Tumortherapie nicht gegeben schien. Neben den empirischen Befunden brachte die Entdeckung des Compton-Effektes 1923 dieses Paradigma zu Fall.
Die nahezu zeitgleiche Suche nach Möglichkeiten zur Erzeugung hoher Partikelenergien im Umfeld der Kernphysik mit dem Ziel der „Atomzertrümmerung“ führte zur Umsetzung einer Reihe von Ideen, die es ab den 1930er Jahren ermöglichten, energetisch bis in den MeV-Bereich vorzudringen. War es auf physikalischer Seite der Übergang von linearen, einstufigen Beschleunigersystemen mit ihren inhärenten Limitierungen in Bezug auf die maximal zu erzielenden Energien zu den Kreisbeschleunigern (wie Betatron und Zyklotron), die auf anderen physikalischen Prinzipien beruhten und die Erzeugung hoher Teilchenenergien ermöglichten, war es aus therapeutischer Sicht der für die verschiedenen Teilchenarten deutlich unterschiedliche Ortsdosisverlauf, der das Interesse auf sich zog.
Es wurde ein Therapieansatz, der die Forderungen nach maximaler Energiedisposition im Tumor und größtmöglicher Schonung des umliegenden Gewebes - ein grundsätzliches Gebot therapeutischer Bestrahlung - erfüllte, möglich. So wurden im weiteren Verlauf nahezu alle mit Hilfe von Beschleunigern darstellbaren Teilchenarten für eine Verwendung in der Tumortherapie herangezogen: Elektronen, Neutronen, Protonen, negative Pionen (Pi-Mesonen) und Schwerionen. Die therapeutischen Ansätze sind in ihrer Chronologie auf die Entwicklungen in der Beschleunigerphysik abbildbar.
Das Forschungsprojekt hat die historische Aufarbeitung der Partikeltherapie, sowie die mit ihr einhergehende Forschungstechnologie der physikalischen Teilchenbeschleuniger zum Inhalt. Nach den Krankheiten des Kreislaufsystems sind bösartige Neubildungen die zweithäufigste Todesursache in Deutschland. Zur Analyse kommt der Einsatz einer Technologie in einem therapeutischen Feld, das wie kaum ein anderes mit Angst und Hoffnung assoziiert ist. Somit ist per se eine Transparenz gefordert, die es ermöglicht, zwischen medizinischen, wissenschaftlichen, politischen und ökonomischen Interessen und Einflussgrößen zu differenzieren. Die Entwicklungen, die zur gegenwärtigen Aktualität und technologischen Realisation der Partikeltherapie geführt haben werden vom wissenschaftshistorischen Standpunkt aus erschlossen.

 
Visualisierung physiologischer Prozesse mit analogen Röntgentechniken

In Zusammenarbeit mit:
Prof. Dr. Cornelius Borck und Prof. Dr. Burghard Weiss, IMGWF
Dr. Uwe Busch, Deutsches Röntgen-Museum Lennep/Remscheid
Marcel Michels und Stefan Dirnberger, Siemens MedArchiv/Museum Erlangen

Visualisierung im Umfeld der Medizin ist allgegenwärtig. Sei es die Bildgebung auf Grundlage röntgenologischer, magnetischer oder akustischer Verfahren, verständlich werden konkrete Visualisierungspraktiken erst im Kontext ihrer technisch-historischen Entstehungsgeschichte in einem ebenso konkreten sozialen, politischen und wirtschaftlichen Gefüge. Bestimmen in der Gegenwart globale Informationstechnologie-Standards Aufnahme, Darstellung und Verwaltung der medizinischen Images mit Hilfe integrierter und volldigitalisierter Systeme, so zeigen sich die Anfänge der radiologischen Funktionsdiagnostik auf der technologischen Ebene in Form klassischer, analoger Filmtechniken. Es ist falsch, davon auszugehen, dass technologische und wissenschaftliche Innovationen praxisgerecht aus dem Labor oder der Werkstatt heraus ihren Weg in die Welt antreten. Am Anfang des Weges steht die Schaffung von Räumen, die Apparate müssen entwickelt werden, das Wissen muss generiert werden. Hier werden die Fragen formuliert, die für die Wissenschaftsforschung von Bedeutung sind.
Konkret wird der historische Objektbezug auf Grundlage des Nachlasses „Robert Janker“ des Deutschen Röntgen-Museums in Remscheid hergestellt. Prof. Dr. med. Robert Janker (geb. 1894 in München, gest. 1964 in Bonn) übernahm 1928 die Leitung der Röntgenabteilung der Chirurgischen Universitätsklinik Bonn, hier eröffnete er 1937 auch ein privates Röntgeninstitut, an dem er bis zu seinem Lebensende wirkte. Jankers wissenschaftliches Werk ist äußerst umfangreich und umfasst mehrere Jahrzehnte. Die radiologische Funktionsdiagnostik und insbesondere die Röntgenkinematografie sind als sein Lebenswerk anzusehen.
Im Rahmen der wissenschaftlichen Bearbeitung werden zwei Schwerpunkte gesetzt:
Zum einen geht es um eine technik- und medizinhistorische Analyse der radiologischen Funktionsdiagnostik, in deren Fokus die Apparate, wissenschaftlichen Filme und Publikationen Robert Jankers stehen. Hier gilt es, den Weg aus dem Institutslabor heraus in die medizinische Praxis sowohl für die experimentellen, funktionsdiagnostischen Apparate als auch für die radiologische Expertise nachzuzeichnen - auf der einen Seite die industrielle Kommerzialisierung, auf der anderen Seite Publikationen, Lehrbuchwissen und vor allem wissenschaftliche Lehr- und populäre Filme.
Zum anderen wird ein kulturwissenschaftlicher Ansatz verfolgt, in dessen Mittelpunkt das diagnostische Archiv der Röntgenkinematografie steht. Das Archiv bildete die Grundlage für die Generierung radiologischen Wissens. Dazu wurde von Janker – in Ermangelung spezifischer Röntgenfilmkameras - ein Arsenal vorhandener analoger Medientechniken (Foto, Film, Bildwandler) mobilisiert, das auch die Grundlage der konservatorischen Aufgabe des Projektes bildet. Im Mittelpunkt steht dabei das Faszinosum der Abbildung „lebender“ Skelette im Film – war doch das Skelett bis dato eine Chiffre des Todes. Indem Janker vorhandene analoge Röntgentechniken im Rahmen der Röntgenkinematografie quasi „zum Laufen“ brachte, ermöglichte er damit gleichzeitig ihre mediale Vermittlung im Zeitalter analoger Technik. Das Ziel des kulturwissenschaftlichen Teils ist daher die medienarchäologische Rekonstruktion dieser Vermittlung im Medium heutiger digitaler Techniken.


Technische Universität Darmstadt
LOEWE Schwerpunkt CompuGene: Ein interdisziplinäres Verfahren zur Generierung komplexer genetischer Schaltkreise

www.compugene.tu-darmstadt.de
www.philosophie.tu-darmstadt.de
kohl@phil.tu-darmstadt.de


Die Idee hinter CompuGene besteht in der Entwicklung konstruktiver Methoden zum Design komplexer genetischer Schaltkreise. Neue Zellfunktionen bieten umfangreiche Möglichkeiten, sei es aus wissenschaftlicher, medizinischer oder wirtschaftlicher Perspektive. Das Projekt folgt einem iterativen Designzyklus. Es beginnt mit der Bereitstellung biologischer Komponenten, die als Bauteile der genetischen Schaltkreise – die logischen Gatter - infrage kommen. Die anschließende Kombination der einzelnen Gatter führt zu Schaltkreisen, die in biologischen Modellsystemen implementiert werden. Für die quantitative Charakterisierung der Schaltkreise ist es notwendig, eine zuverlässige Messtechnik und Datenerhebung zu etablieren, die sich auf die Mikrofluidik und auf Hochdurchsatzverfahren stützen. Einher mit den experimentellen und messtechnischen Verfahren geht die Entwicklung von Berechnungsverfahren, die es erlauben, die genetischen Schaltkreise am Computer zu entwerfen und deren Verhalten vorherzusagen. Grundlage für die Berechnungsverfahren sind die zuvor experimentell erhobenen Datensätze. Ein wiederholtes Durchlaufen des Prozesses führt schließlich zur Optimierung des Gesamtsystems. Dieser iterative Designzyklus ist als transdisziplinärer Methodenansatz Gegenstand wissenschaftsphilosophischer Reflexionen.

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Lübeck kämpft für seine Uni