Na de dramatische val op de 500 meter sprint bij de World Cup in Heerenveen is Marianne Timmer onderzocht in het ziekenhuis. Er zijn eerst röntgenfoto's gemaakt, later pas een MRI-scan. Pas na de MRI-scan werd duidelijk dat ze haar enkel had gebroken. Waarom is dat niet ontdekt op de röntgenfoto's? Waarom maken medische specialisten niet altijd een MRI-scan van een breuk? En zijn er nog andere onderzoeksmethodes die, zonder dat er messen aan te pas komen, in je lichaam kunnen kijken? Deze technieken voor medische beeldvorming worden natuurlijk niet alleen bij Marianne Timmer toegepast, maar worden elke dag vele malen gebruikt om medische diagnoses te stellen. Waarschijnlijk ken je wel iemand in je omgeving die in het ziekenhuis hiermee geholpen is.
In deze opdracht ga je onderzoeken welke medische scans gemaakt worden in een ziekenhuis, op welke natuurkundige en scheikundige processen deze gebaseerd zijn en wat de voor- en nadelen van de verschillende scans zijn. Ook leer je hoe je met de computer de gemaakte beelden kunt verbeteren zodat je betere diagnoses kunt stellen.
Oriëntatie
Hoofdvraag & deelvragen
Hoofdvraag
Hoe werken de verschillende technieken die bij medische beeldvorming worden toegepast?
Om het probleem te kunnen aanpakken moeten de volgende deelvragen worden beantwoord:
Op welke principes berusten de verschillende technieken voor medische beeldvorming?
Wat zijn de voor- en nadelen van de verschillende technieken?
Waarom zijn sommige materialen of weefsels zichtbaar te maken met echografie, röntgen, MRI of nucleaire diagnostiek en andere niet?
Wat hebben stralingstechnieken te maken met elektromagnetische golven?
Wat heeft echografie te maken met geluid?
Waaruit zijn de verschillende lichaamsbouwstoffen, zoals vetten, eiwitten DNA en RNA opgebouwd?
Hoe zijn atomen opgebouwd en wat zijn (radioactieve) isotopen?
Persoonlijke leervragen
Wat wil je zelf te weten komen tijdens de behandeling van dit thema? Wat zijn jouw persoonlijke leerdoelen? Als je zelf geen persoonlijke leervragen kunt bedenken, vraag dan je docent of hij je wat ideeën kan geven.
Voorkennis
Om deze opdracht te kunnen uitvoeren moet je...
HAVO / VWO
• Begrip hebben van golven en trillingen, en van het verband tussen voortplantingssnelheid, golflengte en frequentie (zie eventueel golf en trilling)
• Inzicht hebben in verschijnselen van licht: breking en spiegeling (zie eventueel breking en spiegeling)
• Weten hoe een atoom is opgebouwd: het atoommodel van Bohr (zie eventueel atoommodel van Bohr)
• Basisbegrippen van beeldbewerking beheersen: pixels, resolutie en helderheid (zie eventueel digitale beeldbewerking)
• Kennis hebben van de verschillende koolstofverbindingen
Beschrijf een voor jullie bekend ziektegeval en geef aan welke methode (röntgen (inclusief CT), MRI, Nucleaire Diagnostiek, of Echografie) is gebruikt om de ziekte of aandoening te diagnosticeren. Je kiest zelf een manier om jullie resultaten te presenteren. De vorm moet geschikt zijn om je argumenten te verhelderen, en anderen te overtuigen. Daarbij moet je aandacht besteden aan de volgende punten:
Geef aan waarom naar jullie idee de gekozen methode is gehanteerd, en bespreek daarbij waarom de andere drie hiervoor niet of minder geschikt waren.
Geef aan welke voor- of nadelen in jouw ogen verbonden zijn aan de gekozen diagnostische methode.
Beoordeel of het traject verbeterd had kunnen worden door het inzetten van een andere diagnostische methode en zo ja, hoe. Besteed daarbij ook aandacht aan hoe de patiënt het diagnostische proces heeft ervaren.
De waardering van het verslag of de presentatie wordt bepaald aan de hand van het volgende schema, een zogenaamde rubric:
Werkwijze
Vooraf
Je werkt bij deze opdracht in casusgroepen van 4 leerlingen, waarbij tussendoor ook gewerkt wordt in vier groepen van "experts".
Benodigdheden
• Internet
Tijd
Voor de opdracht heb je ongeveer 40 uur nodig. Hoe je je tijd ongeveer moet verdelen vind je hieronder in het stappenplan.
Zoek alle vier een ziektegeval uit je omgeving waarvan de diagnose gesteld is met één van de vier voorkomende technieken voor medische beeldvorming. Voorkom daarbij een overlap, met andere woorden, de vier ziektegevallen moeten met vier verschillende methoden gediagnosticeerd zijn. In eerste instantie zal straks bij stap 2 elk lid van je groep de 'expert' worden over de door hem/haar gekozen diagnostische techniek en zich gaan verdiepen in de achtergrond ervan. Tijdens deze eerste stap kies je wel al één van de vier voorbeelden als leidende context voor je eindpresentatie, waarbij je o.a. rekening houdt met de volgende criteria:
hoeveelheid van de informatie uit het voorbeeld
concreetheid van de relevante informatie (echte foto's of beelden e.d.)
Bestudeer tevens de hoofd- en deelvragen en formuleer je persoonlijke leervragen bij dit onderwerp.
Stap 2: Individuele verdieping (+/- 9 uur)
Breid je kennis uit over de achtergrond van de door jou gekozen diagnostische techniek. Besteed hierbij aandacht aan de kernbegrippen die bij deze diagnostische techniek horen. Probeer hierbij ook zo goed mogelijk antwoord te geven op de relevante deelvragen en eventuele persoonlijke leervragen.
Stap 3: Groepsverdieping (+/- 12 uur)
Zoek uit de andere werkgroepen de leerlingen die zich verdiept hebben in dezelfde diagnostische methode, en vorm daarmee een groep van 'experts'. Deel de kennis die je in stap 2 hebt opgedaan met elkaar. Zorg er voor dat alle relevante onderdelen van de hoofdvraag en de deelvragen - algemeen en persoonlijk - aan de orde komen bij je bespreking. Presenteer met je mede-experts jullie diagnostische techniek aan de andere 'expert'-groepen. Hierbij is het belangrijk dat je na deze presentaties zelf ook antwoord kan geven op hoofd- en deelvragen die voor de andere technieken van belang zijn.
Stap 4: Casusbespreking (+/- 10 uur)
Bespreek in de casusgroep het gekozen voorbeeld vanuit de verschillende diagnostische methodes, en bereid je daarbij voor op de eindpresentatie.
Stap 5: Eindpresentatie (+/- 3 uur)
Kies een geschikte presentatievorm, bijvoorbeeld een powerpoint-presentatie, een brochure, of een werkstuk waarmee je de opgedane kennis het best kan laten zien, en voltooi je eindproduct.
The Glass Patient is een module over Medische Beeldvorming van de Universiteit Utrecht (www.cdbeta.uu.nl/pos/index.htm, Engels).
De website Medizin und Physik heeft veel (achtergrond)informatie over röntgenstraling, maar ook over andere medische technieken (www.uni-bonn.de/~umm70012/piko/index-mp.htm, Duits).
De tijd waarin een radioactieve stof de helft van zijn radioactiviteit verliest noemen we halveringstijd of halfwaardetijd. De hoeveelheid overgebleven radioactief materiaal A(n) na n halveringstijden voldoet aan:
, waarbij A(0) staat voor de oorspronkelijke activiteit op tijd t=0. Dit is een voorbeeld van een exponentiële functie. Meer over exponentiële functies: www.math4all.nl/MathAdore/hb-e41.html.
Hyperlinks
Ga naar Radiology (zeer uitvoerige info!) en Nuclear Medicine op Andrew Barclay's Medical Imaging Pages (www.emory.edu/CRL/abb).
De Universiteit Utrecht verzorgt voor scholen een practicum Ioniserende stralen (www.cdbeta.uu.nl/subw/isp). Je zou een excursie naar Philips Healthcare kunnen organiseren. Contactpersoon hiervoor is Gideon van Deinse (gideon.van.deinse@philips.com).
Examenopgaven
Je kunt onderstaande opgaven vinden op www.alleexamens.nl. Hier vind je ook de uitwerkingen.
Scheikunde
Eindexamen Scheikunde HAVO 2009 - I: Stroom uit straling
Natuurkunde
Eindexamen Natuurkunde 1,2 HAVO 2000 - I: Arsenicumvergiftiging
Eindexamen Natuurkunde 1,2 HAVO 2001 - II: Tritium uit lichtgevend plastic horloge
Eindexamen Natuurkunde 1,2 HAVO 2002 - II: Stralingsbescherming
Het arrangement 5. Medische beeldvorming (2009) is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Dit materiaal is ontwikkeld door: Paul Cramer, Coen Crombach, Dennis Haverkamp & Coen Loermans in het kader van het vak betadidactiek binnen de lerarenopleiding van de Eindhoven School of Education (TU/e) in opdracht van De Nieuwste School.
De gebruikte afbeeldingen en fragmenten zijn door ons gecontroleerd ten aanzien van hun rechtenvrije beschikbaarheid. Mocht hier onverhoopt toch een probleem blijken, neemt u dan contact op met esoe@tue.nl zodat wij het kunnen herstellen.
Aanvullende informatie over dit lesmateriaal
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
Na de dramatische val op de 500 meter sprint bij de World Cup in Heerenveen is
Marianne Timmer onderzocht in het ziekenhuis. Er zijn eerst röntgenfoto's
gemaakt, later pas een MRI-scan. Pas na de MRI-scan werd duidelijk dat ze haar
enkel had gebroken. Waarom is dat niet ontdekt op de röntgenfoto's? Waarom
maken medische specialisten niet altijd een MRI-scan van een breuk? En zijn er
nog andere onderzoeksmethodes die, zonder dat er messen aan te pas komen,
in je lichaam kunnen kijken? Deze technieken voor medische beeldvorming
worden natuurlijk niet alleen bij Marianne Timmer toegepast, maar worden elke
dag vele malen gebruikt om medische diagnoses te stellen. Waarschijnlijk ken je
wel iemand in je omgeving die in het ziekenhuis hiermee geholpen is.
In deze opdracht ga je onderzoeken welke medische scans gemaakt worden in
een ziekenhuis, op welke natuurkundige en scheikundige processen deze
gebaseerd zijn en wat de voor- en nadelen van de verschillende scans zijn. Ook
leer je hoe je met de computer de gemaakte beelden kunt verbeteren zodat je
betere diagnoses kunt stellen.
Leerniveau
VWO 2;
HAVO 4;
HAVO 1;
VWO 6;
VWO 1;
HAVO 3;
VWO 3;
HAVO 5;
VWO 4;
HAVO 2;
VWO 5;
Na de dramatische val op de 500 meter sprint bij de World Cup in Heerenveen is
Marianne Timmer onderzocht in het ziekenhuis. Er zijn eerst röntgenfoto's
gemaakt, later pas een MRI-scan. Pas na de MRI-scan werd duidelijk dat ze haar
enkel had gebroken. Waarom is dat niet ontdekt op de röntgenfoto's? Waarom
maken medische specialisten niet altijd een MRI-scan van een breuk? En zijn er
nog andere onderzoeksmethodes die, zonder dat er messen aan te pas komen,
in je lichaam kunnen kijken? Deze technieken voor medische beeldvorming
worden natuurlijk niet alleen bij Marianne Timmer toegepast, maar worden elke
dag vele malen gebruikt om medische diagnoses te stellen. Waarschijnlijk ken je
wel iemand in je omgeving die in het ziekenhuis hiermee geholpen is.
In deze opdracht ga je onderzoeken welke medische scans gemaakt worden in
een ziekenhuis, op welke natuurkundige en scheikundige processen deze
gebaseerd zijn en wat de voor- en nadelen van de verschillende scans zijn. Ook
leer je hoe je met de computer de gemaakte beelden kunt verbeteren zodat je
betere diagnoses kunt stellen.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
, waarbij A(0) staat voor de oorspronkelijke activiteit op tijd t=0. Dit is een voorbeeld van een exponentiële functie. Meer over exponentiële functies: 
