Strahlendosis

Strahlendosis ist ein Begriff aus dem Gebiet der medizinischen Strahlentherapie beziehungsweise des Strahlenschutzes, das heißt dem Schutz vor den Folgen ionisierender Strahlung. Man unterscheidet verschiedene Dosigrößen, z. B. Ionendosis (C/kg, alte Einheit Röntgen) oder - Gegenstand dieses Beitrags - Energiedosis (J/kg) und die für verschiedene Strahlenarten unterschiedlich radiologisch bewertete Energiedosis, z. B. Äquivalentdosis oder Effektive Dosis .

Nach heutigen Empfehlungen ist die Energiedosis (D), die an ein bestimmtes Massenelement übertragene Energie (Energiedosis gemessen in Gy (Gray); 1Gy = 1J/kg) die Basisgröße und wird in der medizinischen Strahlentherapie verwendet. Zur Berücksichtigung unterschiedlicher biologischer Wirksamkeit werden (in der Strahlentherapie) Bewertungsfaktoren RBW-Faktoren) angewendet.

Im Strahlenschutz hat man zur Berücksichtigung des für verschiedene Strahlenarten und für verschiedene Gewebearten unterschiedlichen Strahlenrisikos radiologisch bewertete Dosisgrößen definiert: 1) Zur Festlegung von Grenzwerten dient die Körperdosis in Form der Organdosis und derEffektiven Dosis, 2) Als Strahlenschutzmessgröße dient die Äquivalentdosis in Form der Umgebungsäquivalentdosis oder der Personendosis. Die gemeinsame Einheit aller radiologisch bewerteter Größen ist Sv (Sievert), wobei in vielen Fällen des praktischen Strahlenschutzes (bei Röntgen-, Gamma- Elektronenstrahlung) gilt 1 Gy = 1 Sv.

Hintergrund: Nach der Entdeckung der Röntgenstrahlung (Röntgen 1895) und der Radioaktivität (Becquerel 1896) beobachtete man Wirkungen der ionisierenden Strahlung beim Menschen. Bei Versuchen diese zur Therapie zu nutzen, ergab sich nach zunächst wechselden Erfolgen dann ein reproduzierbarer therapeutischer Nutzen, als es gelang die ionisierende Strahlung in definierter Stärke zu applizieren. Der Begriff Strahlendosis entspricht diesem pharmakologischem Konzept. Gemessen wurde aus praktischen Gründen die Ionenladung, die die die ionisierende Strahlung in Materie, typischerweise in Luft, erzeugt.

Für Messungen verwendet man die Äquivalentdosis (H),

D={\frac {K\cdot a\cdot t}{r^{2}}}

K = Strahlenkonstante des betreffenden Nuklids, a = Aktivität desselben

Die Dosis steigt proportional zur Zeit (t) und sinkt quadratisch mit dem Abstand (r)
Die Dosisleistung (auch "Dosisrate" genannt) gibt die Erhöhung der Dosis je Zeiteinheit an: Dosisleistung = Dosis/Zeit (in mSv/h)

Bewertung der Strahlenbelastung von außen

Grundsätzlich ist zu betonen, dass eine untere Strahlenbelastung, die zu keiner (auch keiner langfristigen) Wirkung führt, nicht bekannt ist. Erfahrungswerte leiten sich ab aus

den Folgen der Atombomben-Explosionen von Hiroshima und Nagasaki, die bei Äquivalentdosen zwischen zwei und zehn Sievert einen linearen Zusammenhang mit der Krebshäufigkeit erkennen ließ
den Folgen der Atomversuche der USA in Nevada in den 1960er Jahren
den Erfahrungen mit der Auswirkung so genannter "natürlicher" Strahlenbelastungen (kosmische Strahlung, Gesteinsstrahlung)
den Erfahrungen mit der Strahlentherapie.

Abgesehen von langfristigen (stochastischen) Wirkungen, die sich langfristig in einem Anstieg der Krebsrate äußern, führen starke Dosen unmittelbar zur so genannten Strahlenkrankheit. Die nachfolgende Tabelle führt die Wirkungen der Strahlenkrankheit auf, weiter unten wird das Krebsrisiko behandelt.

Dosiswerte (in Sv) und ihre Folgen

siehe auch Strahlenkrankheit

Äquivalentdosis (Sv)	Wirkungen
< 0,2	keine erkennbaren
0,2 - 1	vorübergehende, leichte Veränderung des Blutbildes; ernste Schäden nicht wahrscheinlich
1 - 2	Übelkeit, Erbrechen, Müdigkeit, Durchfall; schwere Erkrankung möglich, Erholung aber wahrscheinlich
2 - 6	Zunahme der Sterblichkeit bis hin zu wenigen Überlebensfällen
> 6	geringe Überlebenschancen

Genaugenommen werden hier nur so genannte Ganzkörperdosen betrachtet, das heißt, die Einwirkung erfolgt auf den ganzen Körper. Die Teilkörperdosen kann man so generell nicht angeben, da es von dem betroffenen Körperteil abhängig ist.

Strahlenbelastung und Strahlenschutz

(Dosisangaben in Millisievert)

Definitionen:

bsp: beruflich strahlenexponierte Person
nbs: nichtberuflich strahlenexponierte Person

Art	Äquivalentdosis (mSv)
Schwellendosis für akute Strahlenschäden	250
Strahlentherapie (Krebsherd, lokal)	30-50
*Jahresgrenzwert für bsp*	20
Computertomographie (Brustkorb)	20
mittlere Jahresbelastung des Bundesbürgers	4
*Jahresgrenzwert für nbs*	1
Überseeflug (8 Std., 12000m)	0,2
Röntgenaufnahme (Schädel)	0,1

Kosmische Strahlung*	Äquivalentdosis / Jahr (mSv/a)
Meereshöhe	0,3
1000m	0,6
2000m	1,2
3000m	2,4

* Die kosmische Strahlung variiert mit der geographischen Breite

Krebsrisiko

Für stochastische (nicht streng determinierte, zufallsbehaftete) Strahlenschäden gilt:

es gibt keinen unteren Schwellenwert, andererseits führen auch sehr hohe Dosen nicht sicher zu Schädigungen (Analogie: das Rauchen)
je höher die Dosis desto größer das Risiko, und zwar

- für das Auftreten tödlicher Krebserkrankungen: 5% je Sievert

- für das Auftreten schwerer Erbschäden: 1% je Sievert

Durchschnittliches Krebsrisiko in Deutschland: 27% (Männer), 23,5% (Frauen)

Siehe auch Strahlenkrankheit

Alte Einheiten

Die Strahlendosis wird in verschiedenen Einheiten angegeben, wobei im allgemeinen gilt:

100 rad = 100 rem = 1 Gy = 1 Sv

rad und rem sind alte Bezeichnungen und durch Gy (Gray) und Sv (Sievert) ersetzt.

Andere Lebewesen und Viren

Diese unterscheiden sich stark in ihrer Empfindlichkeit gegenüber ionisierenden Strahlen, wie aus folgenden LD₅₀-Werten (hier: in Gy, da Bewertungsfaktoren nicht anwendbar) abzulesen ist:

Ratte: 6 Gy
Staphylococcus: 35 Gy
Escherichia coli (Darmbakterium): 50 Gy
Herpesviren: 2500 Gy
Micrococcus radiodurans: 18000 Gy

Weblinks