Titelaufnahme

Titel
Studien zur Quantifizierung: Invivo energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse von Blei im menschlichen Knochen / Bernhard Pemmer
VerfasserPemmer, Bernhard
Begutachter / BegutachterinWobrauschek, Peter
Erschienen2007
UmfangIV, 154 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2008
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Blei im Knochen / L-Schalen-Anregung / Quantifizierung / Pb-Standards / Absorpiton / Gewebe / Haut / Fett
Schlagwörter (EN)lead in bone / L-shell excitation / quantification / Pb-standards / absorption / tissue / skin /fat
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-16972 Persistent Identifier (URN)
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Studien zur Quantifizierung: Invivo energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse von Blei im menschlichen Knochen [2.3 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit ist die Fortsetzung einer Diplomarbeit, die im Rahmen des FWF-Projektes "Lead In Bone P15704 erstellt wurde. Das Ziel des Projektes ist es, einen mobilen invivo-EDRFA-Messaufbau zur Bestimmung der Bleikonzentration im menschlichen Knochen zu entwickeln, der mit der Anregung der Blei L-Schalen arbeitet. Die Bleikonzentration im Knochen ist vor allem für die Arbeitsmedizin von großem Interesse, da dadurch lange andauernde und zu hohe Bleiexpositionen von Arbeitern in einschlägigen Arbeitsumgebungen höhere Bleikonzentrationen angesammelt werden. Der Knochen fungiert aufgrund der sehr langen Halbwertszeit von Blei im Knochen (+10 Jahre) als eine Art kumulierendes "Bleidosimeter". Die Halbwertszeit von Blei im Blut beträgt hingegen nur rund 30 Tage. Daher ist die Bestimmung der Bleikonzentration im Blut nur zum Aufspüren kurzfristiger hoher Blei-Expositionen verwendbar. Noch ein Grund für die Verwendung der Bleikonzentration im Knochen als Indikator für hohe Bleibelastungen ist, dass mehr als 90% der gesamten Bleibelastung eines Menschen im Knochen gespeichert sind. Die Ausforschung von Blei-Expositionen ist deshalb so wichtig, da das Blei eine ganze Reihe an toxischen Wirkungen auf den menschlichen Organismus hat. Unter anderem verursacht es eine schwere, bei Kindern nicht reversible, Schädigung des Zentralnervensystems. Die Aufgabe dieser Arbeit war es Pb-Standards, in einem passenden Konzentrationsbereich (etwa bis maximal 100 g/g Blei) mit einer knochenähnlichen Matrix zu erstellen, mit denen die L-RFA-invivo-Messanordnung in weiterer Folge kalibriert werden kann. In einem zweiten Schritt sollte ein geeignetes gewebeäquivalentes Material gesucht werden, mit dem die absorbierende Wirkung der Haut und des Fettgewebes über dem Knochen bei den Messungen mit den Standards simuliert werden kann. Besonderes Interesse galt den Nachweisgrenzen (LOD) von Blei, wenn die Haut und das Fettgewebe mit gewebeäquivalentem Material bei den Messungen simuliert wurde, da so eine wesentlich wirklichkeitsgetreuere Abschätzung der Nachweisgrenzen von Blei im Knochen möglich erscheint.

Außerdem war zu überlegen, wie genau und auf welche Art und Weise die Dick der Haut und Fettgewebeschicht der Patienten gemessen werden kann. Ein nicht unwesentlicher Teil der Arbeit bestand darin, die Komponenten der Messanordnung, die im Zuge der vorangegangenen Arbeit von DI Nina Chernohlawek als optimal für den geplanten Einsatzzweck ausgewählt wurden, in ein leicht zu transportierendes Gehäuse einzubauen. Als Röntgenröhre kommt eine luftgekühlte 75}Watt Niederleistungsröhre mit einer Rhodium Anode und als Detektor ein peltiergekühlter 50 mm2 [mm hoch 2] Silizium-Drift-Detektor zum Einsatz. Dies erleichtert die geplante Verwendung des Messaufbaus durch die Arbeitsmedizin bei Reihenuntersuchungen in einschlägigen Arbeitsumgebungen, da die L-RFA-invivo-Anlage prinzipiell überall betrieben werden kann, wo eine 230 V AC Stromversorgung gegeben ist. Die Ergebnisse der Messungen an Standards mit dem invivo-Spektrometer lieferten eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den angegebenen Werten der Standards. Die erzielbare reale Nachweisgrenze, unter der Berücksichtigung der Absorption von Haut und Fettgewebe, liegt bei 11 g/g Pb-L[alpha], woraus folgt, dass eine invivo Detektierbarkeit von Blei bei Patienten ab 35 g/g zu erwarten ist.

Zusammenfassung (Englisch)

Pb gets into the human body through investigation, inhalation and over the skin. Most of it is excreted via the gastrointestinal tract and the kidneys. The remaining Pb is mainly stored in the skeleton. Pb is considered toxic due to various harmful effects on the human body.

Damage to central nervous system is observed, which results in decreasing cognitive abilities of adults and the IQ of children, exposed to higher lead concentrations, is reduced significantly. For in vivo determination of Pb by means of XRF usually K-Shell excitation with Cd 109 radioisotopes is used. For this studies of Pb-quantification L-shell excitation was chosen, using a low power (75W) Rh tube with a Mo secondary target. As detector, a VORTEX 50mm2 silicon drift detector, is applied in orthogonal geometry to use the advantage of the polarisation of the primary beam. The calibration standards simulating various Pb concentrations from 2,5 ppm up to 125 ppm were pressed pellets made of Pb doped CaSO4·2H2O pro analysis. Standard plaster of Paris used in preceding studies contains unknown and inhomogeneous distributed amounts of Pb. Not simulating overlaying adipose tissue a linear calibration curve was obtained with lowest detection limits slightly below 2 g/g.

For simulation of adipose tissue PE layers of various thicknesses (1 to 5 mm) are used. A significant reduction of the LLDs is shown. At Pb-L[alpha] one obtains a detection limit of 11 g/g. So it is anticipated that an invivo detection of Pb for a patient is possible above 35 g/g of Pb in bone.