Strahlenrisiko in der Medizin

Einheiten

Natürliche Strahlenbelastung

Strahlenschutzmaßnahmen

Nahezu zyklisch kommt es in den Medien und in der Öffentlichkeit zu mehr oder weniger sachlichen Diskussionen über die Risiken der Strahlenanwendung in der Medizin. Schlagzeilen über tausende Tote durch Röntgenuntersuchungen, Beiträge zur besten Sendezeit über Brustkrebs nach Mammografie  oder Statements von angeblichen Experten über massive Strahlenerhöhungen durch Mehrzeilen- Computertomografen führen immer wieder zu Verunsicherungen beim Patienten und der Auffassung, dass Strahlung die einzige oder dominierende Ursache aller Krebsleiden ist.

Genau so wenig, wie man den Zusammenhang zwischen einer bösartigen Erkrankung und einer früheren strahlendiagnostischen Anwendung schlüssig beweisen kann, genau so wenig sollte man jedoch die ionisierende Strahlung verharmlosen.

Es soll hier daher nicht auf die vielen diesbezüglichen Argumente und Theorien eingegangen werden, vielmehr liegt das Haupaugenmerk auf der Risikoabschätzung jeder Strahlenanwendung am Menschen und dem zu erwartenden Profit einer solchen Untersuchung für Leben und Gesundheit des Betroffenen.

Das individuelle Strahlenrisiko konnte in den letzten Jahrzehnten mit zunehmender Sicherheit eingeschätzt werden, nicht zuletzt aufgrund langjähriger Studien vorausgegangener Strahlenunfälle.
Makabererweise spielt dabei die Hiroshima-Nagasaki-Studie eine herausragende Rolle. Seit 1986 verfügt die Menschheit über einen zweiten “Großversuch”: den Reaktorunfall von Tschernobyl (s. hierzu auch die Ausführungen über die Strahlenbiologie)

Die Hiroshima-Studie brachte Ende der 80er Jahre erstaunliches zutage: Von knapp 76.000 Ende der 80er erfaßten Menschen, die im Rahmen des Atomwaffenabwurfes einer Strahlung ausgesetzt waren, starben insgesamt 5936 an Krebs, davon 202 an Leukämie, die restlichen an anderen Tumoren. In diesem Kollektiv waren nur etwa 250 Personen, die einer Dosis von mehr als 4 Gy ausgesetzt waren, der Rest lag zwischen 0,1 und 4 Gy.
Man korrelierte nun diese Bevölkerungsgruppe mit einer Normalpopulation, die keiner Strahlung ausgesetzt war, und kam zu dem erstaunlichen Ergebnis, dass weniger als 400 Todesfälle auf die Strahlenexposition zurückzuführen waren.

Ohne weiter auf die Einzelheiten dieser Statistik einzugehen, kann man wie folgt resümieren:
Wird man zu einem bestimmten Zeitpunkt einer erhöhten Strahlendosis ausgesetzt, so steigt in den folgenden 10 bis 20 Jahren das Risiko, an einer Leukämie zu erkranken, proportional mit der Dosis an.
Bei den übrigen Tumoren wird durch die Strahlenexposition das altersbedingte Risiko einer Krebserkrankung um einen bestimmten Prozentsatz erhöht, der wiederum der Dosis proportional ist.
Bei kleineren Dosen beträgt das Strahlenkrebsrisiko 500 Fälle pro 10.000 Personen und pro Gray - das bedeutet, dass eine Ganzkörperbestrahlung mit 1 Gy (was einem Viertel der tödlichen Dosis entspricht) mit einer 5%igen Wahrscheinlichkeit in den nächsten 40 Jahren zu einer tödlichen Krebserkrankung führt.

Tabelle nach IRCP 1991

Die Strahlenexposition im Flugzeug beträgt bei 12.000m Höhe etwa 0,005 mGy pro Flugstunde. Ein Pilot mit 500 Flugstunden erhält so  in einem Jahr 2,5 mGy, was etwa dem doppelten der natürlichen Strahlenbelastung entspricht. damit erhöht sich sein Krebsrisiko in 40 Berufsjahren um 0,5%.

2 Röntgenaufnahmen der Lunge machen zusammen eine Dosis von ca. 1 mGy aus, nach o.g. Tabelle steigt das Risiko für eine Kreberkrankung damit um 0,00085%.

Rechnet man diesen Wert auf eine Röntgenreihenuntersuchung zur Tuberkulose-Prophylaxe von 10 Millionen Menschen hoch, so ergeben sich daraus 85 Fälle mit tödlichen Lungentumoren.
In Deutschland ist deshalb die Röntgenreihenunteruchung verlassen worden (17 Neuerkrankungen pro 10.000 Einwohner im Jahr 2003)
Was ist diese Zahl aber gegen weltweit 9 Millionen Neuerkrankungen an Tuberkulose pro Jahr oder weltweit
3 Millionen Todesfälle durch Tuberkulose im Jahr 2003?

Zur Veranschaulichung des Krebsrisikos durch Röntgenstrahlen sei an dieser Stelle ein Artikel von Prof. H Jung aus dem Jahr 1991 zitiert:

“Ein tödlicher Verkehrsunfall vernichtet in Deutschland ca. 40 Lebensjahre, eine strahleninduzierte tödliche Krebserkrankung etwa 15 Jahre. Bei 10.000 Verkehrstoten jährlich ist somit die Strahlenanwendung in der Medizin mit einem Risiko verbunden, welches etwa 10% des Risikos im Straßenverkehr beträgt. ...
Eine einzige Röntgenaufnahme der Lunge wäre demnach mit einem vergleichbaren Risiko verbunden, wie die Teilnahme am Straßenverkehr an 3 Tagen.”

Einheiten der Radioaktivität:

Bei Qualitätsfaktor Q = 1 gilt 1 Sv= 1 Gy

Natürliche Strahlenbelastung

Unter der natürlichen Strahlenexposition versteht man die aus natürlichen Strahlenquellen herrührende Strahlung.

Sie wird als effektive Dosis in der Maßeinheit Sievert bzw. Millisievert (mSv) angegeben.

In der Bundesrepublik Deutschland beträgt die mittlere natürliche Strahlenexposition pro Jahr in Meereshöhe im Mittel 2,1 mSv. Mit Ausnahme einzelner Regionen der Erde, in denen die Strahlenexposition wegen hoher Vorkommen an radioaktiven Substanzen im Boden besonders groß ist, gilt dieser Wert weltweit.

Kosmische Strahlung

Aus dem Kosmos und der Sonne treffen hochenergetische Teilchen, vor allem Protonen und Alphateilchen, sowie in geringerer Menge Gammastrahlung auf die Lufthülle der Erde. Vor allem in den oberen Luftschichten, und zwar ab einer Höhe von etwa 25 km finden eine Reihe von Kernreaktionen statt. Aufgrund derartiger Reaktionen tragen in den oberen Luftschichten die dadurch erzeugten sekundären kosmischen Strahlen in Form von Protonen und Neutronen am meisten zur Strahlenbelastung bei. Auf Meereshöhe ist der Anteil der Neutronen an der Strahlenexposition aufgrund von Kernreaktionen auf etwa 10% gesunken, in einer Höhe von 12 km (Flughöhe) beträgt er noch ca. 50%. Die gesamte Strahlenbelastung durch die kosmische Strahlung besitzt in Meereshöhe im Mittel einen Wert von 0,3 mSv pro Jahr.

Natürliche Radionuklide

Die in der Natur vorkommenden natürlichen Radionuklide, wie z.B. Kalium 40 sowie die Radionuklide der natürlichen Zerfallsreihen, insbesondere das Radon 222, werden in den Körper durch die Luft, das Trinkwasser und die Nahrung aufgenommen und führen zu einer von innen herrührenden Strahlenexposition von ca.1,4 mSv pro Jahr.

Weitere Radionuklide, die in den Körper aufgenommen werden, sind vor allem das C 14, das K 40 sowie das Rb 87.

Terrestrische Strahlung

Aufgrund der in der Erde vorkommenden Radionuklide ist man in der Bundesrepublik im Mittel einer äußeren Strahlenexposition von ca. 0,4 mSv pro Jahr ausgesetzt. Diese Strahlung  rührt im wesentlichen von den Radionukliden der natürlichen Zerfallsreihen sowie von den bereits erwähnten sehr langlebigen primordialen Radionukliden, wie dem K 40 mit einer Halbwertzeit von 1,28 Milliarden Jahren her.

Verminderung der Strahlenbelastung für den Patienten in der diagnostischen Radiologie

1. Erfahrung, Aufmerksamkeit und Sorgfalt des Untersuchers (MTA, Radiologe)

Dies ist der wichtigste Teil des Strahlenschutzes. Die Erfahrung des Untersuchers vermeidet unnötige Durchleuchtungszeiten oder Fehlaufnahmen, seiner Aufmerksamkeit entgehen keine Fehler bei der Einstellung des Gerätes oder Lagerung des Patienten, Sorgfalt vermeidet unnötige Untersuchungen oder Strahlenbelastung.

2. Bauliche Maßnahmen:

Gesetzliche Vorschriften regeln die Abschirmung der Röntgenräume mit einem definierten Bleiwert. Entsprechend sind Türen und Fenster verbleit, Gesetzliche Stellen überwachen die Einhaltung der gegebenen Erfordernisse.

3. Technologie:

Naturgemäß erreichen moderne Generatoren schneller ihre Leistung als herkömmliche, so daß die Nutzstrahlung schneller zur Verfügung steht und der Patient keine unnötigen Anlaufstrahlen erhält. Moderne Geräte sind besser abgeschirmt und nutzen die Röntgenenergie effektiver. Mit der Weiterentwicklung der Röhrentechnologie sind diese Herzstücke der Röntgendiagnostik immer stabiler geworden und immer besser abgeschirmt.

Ein wesentlicher Fortschritt ist die Einführung der digitalen Technik bei der kein Röntgenfilm mehr belichtet wird, sondern eine Luminiszenzfolie, die an einem speziellen Speichergerät ausgelesen wird.
Dies spart Röntgenstrahlung, zudem ist durch die digitale Nachbearbeitung eine Fehlbelichtung praktisch unmöglich.
Ein positiver Nebeneffekt ist der Beitrag für die Umwelt: es entfallen die teuren silberhaltigen Röntgenfilme und die Entsorgung der giftigen Entwicklerchemie.

4. Strahlenschutzmittel:

Organe, die nicht untersucht werden, sollen bestmöglich abgeschirmt werden. In der Röntgendiagnostik geschieht dies mit Bleischürzen, Bleiumhängen, Halbschürzen oder mit speziellen Strahlenschutzmitteln für die Gonaden (Hodenkapsel, Ovarialschutz)