F.A.Z. vom 14. Januar 2004, Ressort 'Natur und Wissenschaft', S. N1 (print)

Eine Familie von Phantommenschen
Digitale Körpermodelle für den Strahlenschutz und die Nuklearmedizin
von Reinhard Wandtner

Wenn der menschliche Körper ionisierender Strahlung ausgesetzt ist, kommt es zu unterschiedlichen Wirkungen in den einzelnen Geweben und Organen. Knochenmark zum Beispiel reagiert empfindlicher als die Muskulatur. Beim Festlegen von Grenzwerten für die Strahlenbelastung kann man den Körper daher nicht als einheitliches Gewebe betrachten. Direkt messen läßt sich die in den einzelnen Organen auftretende Dosis aber nicht. Um sie unter Berücksichtigung äußerer Körpermerkmale, etwa der Statur und des Gewichts, berechnen zu können, hat man mehr oder weniger wirklichkeitsnahe Modelle des menschlichen Körpers entworfen. Ihre Bestrahlung wird mit dem Computer simuliert. Eine Version von Menschenmodellen mit vorher unerreichter Detailtreue haben Wissenschaftler um Dieter Regulla am Institut für Strahlenschutz des GSF-Forschungszentrums für Umwelt und Gesundheit in Neuherberg entwickelt. Es handelt sich um eine ganze "Familie" virtueller Modelle. Sie umfaßt ein Dutzend Mitglieder, und weiterer Zuwachs ist fest eingeplant.
Phantommenschen für Dosisberechnungen werden schon seit Jahrzehnten im Strahlenschutz verwendet. Meist handelt es sich bei ihnen um außerordentlich abstrakte Gebilde - um sogenannte mathematische Modelle des Menschen.
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Mathematische Modelle des Menschen sind zur Grundlage internationaler Strahlenschutzbestimmungen geworden. Trotz aller Verbesserungen spiegeln sie die Wirklichkeit aber nicht in dem Maße, wie das im modernen Strahlenschutz und bei Dosisberechnungen in der Nuklearmedizin erwünscht ist. Weder ist der Magen eine Kugel noch die Leber ein irgendwie verschnittener Kegel. Ungleich wirklichkeitsgetreuer ist eine neue Generation von Phantommenschen. Es handelt sich um sogenannte Voxel-Modelle, um digitale Geschöpfe, die anhand von Daten aus der Computertomographie und Kernspintomographie tatsächlich existierender Menschen vom Computer erzeugt werden. Diese Verfahren liefern virtuelle Schnittbilder des Körpers, die im Rechner wieder scheibchenweise zusammengesetzt werden. Organe und der ganze Körper lassen sich dann auf dem Bildschirm von allen Seiten betrachten.
Im Gegensatz zu den mathematischen Modellen repräsentieren die am GSF-Forschungszentrum entwickelten Phantome die Anatomie wirklicher Menschen. Sie werden aus jeweils rund 300 Schichtbildern zusammengesetzt. ...
Die Gruppe der Voxel-Familie umfaßt Frauen und Männer unterschiedlichen Alters, außerdem ein Kind und ein Baby. Demnächst wird sich noch eine Schwangere dazugesellen. Aufgrund dieser Vielfalt und der Detailtreue gelten die Phantome der GSF inzwischen in der wissenschaftlichen Welt als erste Wahl. Das zeigt auch die kürzlich getroffene Entscheidung der Internationalen Strahlenschutzkommission, bei der Überarbeitung der weltweit gültigen Empfehlung ICRP 74 ausschließlich auf Daten zurückzugreifen, die anhand eines weiblichen und eines männlichen virtuellen Menschen der GSF gewonnen wurden. Die Entscheidung fiel gegen die weitere Verwendung mathematischer Modelle.
Mit einem zusätzlichen Computerprogramm können die Forscher um Regulla inzwischen die Form, Lage und Größe einzelner Organe ihrer Phantome verändern.
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Abb 1.: Das Modell "Irene" läßt die Herzen von Strahlenschützern höher schlagen: Solche Phantome ermöglichen genaue Dosisberechnungen

Abb 2: Der Mensch als Phantom im Dienste des Strahlenschutzes - links "Donna" aus der Familie der Voxel-Phantome. Bei "Eva" rechts indessen handelt es sich um ein mathematisches Menschenmodell mit stilisierten Organen.

© F.A.Z.

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