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Röntgen und Strahlenschutz

Strahlenschäden durch ionisierende Strahlung

Mechanismen der Strahlenwirkung:

Die Einwirkung von Röntgenstrahlen auf Gewebe führt zu Absorption (Energieverlust der Strahlung), indirekter Ionisation (Compton Effekt), Molekülanregung und vernachlässigbarer Erwärmung. Es entstehen chemische Veränderungen wie Hydroxylierung an entscheidenden Proteinen (z. B. DNA-Replikationsenzyme) oder an der DNA selbst. In der Folge sind Störungen der Zellfunktion, Zellschäden mit Apoptose und Mutationen mit Karzinogenese möglich.

Deterministische Strahlenwirkung:

Die Strahlenwirkung tritt regelhaft oberhalb bestimmter Schwellendosen auf. Das Ausmaß der Strahlenschädigung ist dosisabhängig, z. B. Strahlenkatarakt.

Stochastische Strahlenwirkung:

Die Wahrscheinlichkeit einer Strahlenschädigung steigt mit der Strahlendosis, die Schwere der Schädigung ist jedoch unabhängig von der Strahlendosis, z. B. Karzinogenese. Es existiert keine Schwellendosis, unter derer eine stochastische Strahlenwirkung ausgeschlossen werden kann.

Somatische Strahlenschäden:

Somatische Strahlenschäden sind Strahlenschäden am Individium (alle Organe außer Keimzellen). Dabei können deterministische Strahlenwirkungen (Katarakt, Strahlendermatitis) und stochastische Strahlenwirkungen (Induktion von Karzinomen) unterschieden werden.

Genetische Strahlenschäden:

Strahlenschädigung der Keimzellen, die Wirkung ist erst bei den folgenden Generationen zu erkennen. Genetische Strahlenschäden beruhen meist auf stochastische Strahlenwirkungen.

Strahlendosimetrie und Strahlenschutz

Strahlendosis:

Für einen effektiven Strahlenschutz ist es notwendig, die Wirkung von Röntgenstrahlung auf biologisches Gewebe zu quantifizieren. Folgende physikalische Größen finden Anwendung:

Energiedosis:

charakterisiert die in 1 kg Materie absorbierte Strahlenenergie.
Einheit Gray (Gy) = 1 J/kg. Historische Einheit Rad (rd) = 0,01 Gy.

Äquivalentdosis:

Die Energiedosis wird mit einem dimensionslosen Strahlungswichtungsfaktor w_R multipliziert, um der unterschiedlichen biologischen Wirksamkeit verschiedener Strahlungsarten gerecht zu werden. Gamma- und Röntgenstrahlen haben den Wichtungsfaktor w_R von 1. Neutronen-, Protonen- oder Alpha-Strahlen haben einen Wichtungsfaktor w_R von 5–20.
Einheit Sievert (Sv) = 1 J/kg. Historische Einheit Rem (rem) = 0,01 Sv.

Effektive Dosis:

Die Äquivalentdosis wird mit einem dimensionslosen Gewebewichtungsfaktor w_T multipliziert, um die unterschiedliche Strahlenempfindlichkeit der einzelnen Organe zu berücksichtigen [Tab. 1.1]. Bei einer kombinierten Strahlenschädigung mehrerer Organe wird für jedes Organ die effektive Dosis berechnet und für den Organismus aufsummiert. Einheit Sievert (Sv) = 1 J/kg. Historische Einheit Rem (rem) = 0,01 Sv.

Dosisflächenprodukt:

Die effektive Dosis kann nicht direkt gemessen werden, es gelingt aber näherungsweise mit der Messung des Dosisflächenprodukts. Das Dosisflächenprodukt [Einheit Gy × cm²] wird mit einer dauernd im Strahlengang befindlichen flachen Ionisationskammer gemessen und ist das Produkt aus Dosisleistung [Gy/s], Zeit [s] und Feldgröße [cm²]. Um die effektive Dosis zu erhalten, wird das Dosisflächenprodukt wird mit einem untersuchungsspezifischen Konversionsfaktor multipliziert. Für das Abdomen beträgt der Konversionsfaktor 0,323 mSv/(Gy × cm²).

Strahlenexposition bei urologischen Untersuchungen

Für typische effektive Dosen bei urologischen Untersuchungen siehe Tab. Effektive Dosen in der Urologie.

Klinisches Strahlenrisiko durch Röntgenstrahlen

Die mittlere effektive Dosis für Röntgenuntersuchungen in Deutschland pro Einwohner betrug 2001 1,8 mSv, Tendenz steigend. Zum Vergleich, die mittlere effektive Dosis durch natürliche Strahlung beträgt 2,4 mSv pro Jahr. Fast 50 % der medizinischen Strahlendosis wird durch die Computertomographie verursacht, obwohl der Anteil der Computertomographie an den Röntgenuntersuchungen nur 7 % beträgt. Es wird geschätzt, dass die medizinische Strahlendosis etwa 1,5–2 % zusätzliche Mortalität durch Krebserkrankungen verursacht.

Strahlenschutz von beruflich strahlenexponierter Personon

Weiterführende Literatur: Strahlenschutzverordnung, einsehbar unter z.B. unter www.gesetze-im-internet.de

Strahlenschutzbereiche:

Zur Einschätzung des Strahlenrisikos werden folgende Räume unterteilt:

Überwachungsbereich:

Eine potentielle effektive Dosis von mehr als 1 mSv pro Jahr kann überschritten werden, sie liegt aber unter 6 mSv pro Jahr. Im urologischen Arbeitsbereich sind dies meist die Räume um Röntgenanlagen. Der Überwachungsbereich muss nicht gekennzeichnet werden.

Kontrollbereich:

Eine potentielle effektive Dosis von über 6 mSv pro Jahr kann überschritten werden, sie liegt aber unter 3 mSv pro Stunde. Im urologischen Arbeitsbereich sind dies meist die Räume mit Röntgenanlagen. Personen, welche im Kontrollbereich arbeiten, werden zu der Kategorie A der beruflich strahlenexponierten Personen gerechnet. Die Körperdosis muss mit einem Dosimeter bestimmt werden. Vor dem erstmaligen Zutritt und dann mindestens jährlich muss eine Unterweisung insbesondere über die anzuwendenden Strahlenschutzmaßnahmen durchgeführt werden. Personen unter 18 Jahren und Schwangere dürfen nicht im Kontrollbereich arbeiten.

Dosisgrenzwerte bei beruflicher Strahlenexposition

Der Grenzwert für die maximale effektive Jahresdosis beträgt 20 mSv. Der Grenzwert für die Berufslebensdosis beträgt 400 mSv. Es existieren weitere Grenzwerte für einzelne Organe.

Minimierung der Strahlenexposition:

Folgende Maßnahmen sind geeignet, die berufliche Strahlenbelastung zu senken:

Reduktion der Strahlendosis für den Patienten:

Vermeidung unnötiger Röntgenaufnahmen, Minimierung der Durchleuchtungszeit, optimale Belichtungstechnik und Einblenden der Zielregion, Verwendung von Bleiabschirmung für den Patienten.

Abstand:

Die Verdopplung des Abstands reduziert die Strahlendosis auf ein Viertel (quadratisches Abstandsgesetz).

Abschirmung:

Tragen von Schutzkleidung (Röntgenschürze, Schilddrüsenschutz und Schutzbrille), Verwendung von Bleiabschirmung für den Patienten (senkt die Streustrahlung).

Aufenthaltsbegrenzung:

Minimierung der Durchleuchtungszeit, Meidung des Nutzstrahlenfeldes.

 Sachregistersuche: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

Literatur Strahlenschutz