Aufgabe 4 · Abitur NRW Physik LK · Linearbeschleuniger 2026

Thema: Geladene Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern · Aus der Prüfung LK · Linearbeschleuniger (2026)

Aufgabenstellung

Material 5: Gegenanzeigen bei der Behandlung von Tumorpatientinnen und -patienten mit Protonenstrahlung

Die Protonentherapie hat in der medizinischen Forschung bisher gute Heilungschancen bei der Behandlung von Patientinnen und Patienten mit Krebstumoren gezeigt. Die Protonen werden dabei auf den schädlichen Tumor im Inneren des Körpers gelenkt und zerstören ihn dort lokal, ohne das umliegende gesunde Gewebe übermäßig zu schädigen. Diese Technik erfordert eine millimetergenaue Präzision.

Leider gibt es eine ganze Reihe von Gegenanzeigen, bei denen eine Protonentherapie nicht möglich ist. Auf der Patienteninformationsseite eines Therapiezentrums steht, dass eine Behandlung unter anderem dann nicht möglich ist, wenn sich Metalle in der Behandlungsregion befinden. Implantate wie beispielsweise künstliche Gelenke, Knochenschrauben oder Herzschrittmacher können Metalle enthalten.

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Die Protonentherapie kann leider nicht bei allen Patienten eingesetzt werden (M 5).

Stellen Sie eine Hypothese auf, wie die Bewegung der Protonen im Körper durch die Wechselwirkung mit Metallimplantaten beeinflusst werden könnte. [4 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe 4 · Abitur NRW Physik LK · Linearbeschleuniger 2026

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Stellen Sie eine Hypothese auf, wie die Bewegung der Protonen im Körper durch die Wechselwirkung mit Metallimplantaten beeinflusst werden könnte.

Lösung: Befinden sich leitende Gegenstände wie zum Beispiel Metalle in der Nähe des Protonenstrahls, so entsteht durch Influenz eine Ladungsverschiebung in dem Metall. Durch diese Ladungsverschiebung entsteht ein elektrisches Feld. Protonen sind geladene Teilchen, die in elektrischen Feldern abgelenkt werden. Die Protonen werden in diesem Feld abgelenkt. *Weitere sinnvolle Hypothesen:* Induktion im Implantat durch das veränderliche Magnetfeld des vorbeifliegenden Protons, Streuung von Protonen an Metallatomen im Strahlengang, Absorption bei Lage des Implantats im Strahlengang oder Magnetisierung ferromagnetischer Materialien.

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