Dieser Dosisatlas soll dem Leser die Möglichkeit geben, Dosengrößen, die in den Medien oder im Bezug auf medizinischen Behandlung genannt werden, einordnen zu können. Die Strahlenumgebung des Menschen wird in Abhängigkeit von der Quelle in natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition unterschieden.

Abbildung 1: Mittlere Effektive Jahresdosis pro Person. Daten aus 2012 für Deutschland [1]

Dosisbegriffe

Im Bereich der Radiologie, der Strahlentherapie und im Strahlenschutzes werden verschiedene Größen zur Beschreibung von Strahlungsmengen und -expositionen verwendet. Die gängigsten Größen und Einheiten sind im Folgenden kurz erklärt.

Die Berücksichtigung von unterschiedlichen biologischen Wirkungen verschiedener Strahlungsarten und Empfindlichkeiten unterschiedlicher Organe bzw. Gewebe (siehe relative biologische Wirksamkeit, RBW) geschieht durch die Gewichtung mit Strahlungs- bzw. Gewebewichtungsfaktoren.

Die Effektive Dosis ist so definiert, dass sie unabhängig von der Strahlenart und unabhängig vom bestrahlen Organ das Gesamtrisiko für eine durchschnittliche Person angibt. Dosiswerte der Effektiven Dosis ermöglichen also einen direkten Vergleich in Bezug auf das mit einer Exposition verbundene Strahlenrisiko. Eine Effektive Dosis von z.B. 10 mSv  bedeutet stets das gleiche Risiko, egal ob es sich beispielsweise um eine Röntgen-CT-Untersuchung des Thorax handelt oder um eine nuklearmedizinische Untersuchung des Herzens oder um 5 Jahre Aufenthalt in einer beliebigen natürlichen Umgebung (s.u.).

Die kollektive Effektive Dosis ist die über alle Individuen aufsummierte Gesamtdosis einer Bevölkerungsgruppe und wird häufig in PersSv (PersonenSievert) angegeben.

Natürliche Strahlenumgebung

Radioaktivität ist keine Erfindung des Menschen - sie begegnet uns auch in der Natur und begleitet uns in unserem alltäglichen Leben.

In der Radontherapie begeben wir uns zur Schmerzlinderung (z.B. bei rheumatischen Erkrankungen) geziehlt an Orte, an denen die natürliche Radioaktivität besonders hoch ist. In Radonbädern und bei Radoninhalationskuren wird Radon durch die Haut und durch die Lunge aufgenommen. Die effektive Dosis liegt hier zwischen 0,05 - 2 mSv [3].

Zivilisatorische Strahlenexposition

Der Großteil der zivilisatorischen Strahlenexpostion für den Menschen kommt aus dem medizinischen Bereich. Aber auch die Strahlung von den Atombombentests der 50er und 50er Jahre oder von Atomunfällen gehört in diese Kategorie.

Atombombentests und Reaktorunfälle

Die durch den Menschen geschaffenen Isotope wie Cäsium, Strontium und Plutonium, die durch Unfälle wie Tschernobyl und Fukushima und die oberirdischen Atomwaffentests auf der Erde verteilt wurden, sind weitere, nur schwer oder gar nicht zu umgehende Strahlungsquellen. Die Strahlenexposition hängt sowohl vom Abstand zur ursprünglichen Quelle, als auch von weiteren Faktoren wie den Witterungsumständen (Wind, Regen) ab. Aus diesem Grund unterscheidet sich die Strahlungsumgebung regional.

Die mittlere Strahlungsbelastung aus Atomwaffentests und Reaktorunfällen für Deutschland: e) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit f) Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg

Medizinische Strahlenexposition

In diesem Kapitel werden exemplarisch für verschiedene medizinische Behandlungen Strahlendosen, Toleranzdosen und Strahlenfolgen für einige ausgewählte Körperteile und Organe angegeben.

Bildgebung/Radiologie

Unter diesem Punkt sind alle diagnostischen, bildgebenden Verfahren zusammengefasst, bei denen ionisierende Strahlung zum Einsatz kommt. Darunter versteht man konventionelle Röntgenaufnahmen, Computertomografie, Angiografie, Mammografie und die interventionelle Radiologie. Auf bildgebende Verfahren der Nuklearmedizin wird gesondert eingegangen.

Beim Röntgen werden Aufnahmen angefertigt, um beispielsweise einen Knochenbruch besser zu erkennen. Entscheidend für die Dosis ist der Teil des Körpers, der durchstrahlt wird.

Ein weiteres bildgebendes Verfahren ist die Röntgen-Computertomografie (CT). Dabei handelt es sich um ein System, bei dem der Patient auf einem Tisch in eine Röhre gefahren wird. Durch die Rotation des Detektor-Röntgenröhre-Systems um den Patienten kann eine dreidimensionale Bildgebung durchgeführt werden.

Durchschnittliche Dosis bei einer CT-Untersuchung nach [9]:

Höhere Dosen werden bei sogenannten Durchleuchtungsverfahren, wie sie z.B. bei der interventionellen Radiologie zum Einsatz kommen, verabreicht. Wird ein solches Verfahren angewendet, sollen meist funktionelle Prozesse betrachtet werden. Dabei werden Bilderserien angefertigt, die eine deutlich höhere Dosis verursachen als konventionelle Röntgenaufnahmen.

Durchschnittliche Dosis bei einem Durchleuchtungsverfahren nach [9]

Strahlentherapie

In der Strahlentherapie werden mit verschiedenen Verfahren Tumore bestrahlt. Dabei müssen stark strahlungsempfindliche Organe vor zu hoher Strahlung geschützt werden. Um dies zu gewährleisten, wurden so genannte Toleranzdosen ermittelt und festgelegt. Bei Überschreitung dieser Dosiswerte tritt mit 5 % Wahrscheinlichkeit innerhalb der nächste 5 Jahre ein negativer Effekt in From einer deterministischen Strahlenfolge auf. Die Werte dienen als grobe Orientierung. Der Arzt entscheidet aber individuell, z.B. aufgrund von Vorerkrankungen oder Patientenalter, welcher Wert als Maximalwert gesetzt wird. Im Gegensatz zum Strahlenschutz, wo ausgehend von einer Aktivität der Schaden durch eine effektive Dosis errechnet wird, betrachtet man hier nur die Dosis, die zur Zerstörung des Tumors benötigt wird. Aus diesem Grund wir hier in Gray und nicht in Sievert gerechnet.

Toleranzdosis für eine 5 % Wahrscheinlichkeit für Strahlenfolgen innerhalb der nächsten 5 Jahren (TD 5/5) nach [7]. Die Werte stehen für die Bestrahlung des gesamten Organs.

Nuklearmedizin

Bei nuklearmedizinischen Verfahren (Nukleus: der Atomkern) wird eine radioaktive Substanz (Radionuklid) in den Körper eingebracht. Die beim radioaktiven Zerfall im Körper ausgesendete Strahlung kann den Körper verlassen und von außen detektiert werden. Nuklearmedizinisch wird zwischen Verfahren zur Diagnostik und den Therapieverfahren zur Behandlung von gut- und bösartigen Krebserkrankungen unterschieden. Bei den diagnostischen (bildgebungs-)Verfahren wird die Emission von radioaktiven Nukliden im Körper gemessen. Diese werden zuvor in Form von Radiopharmaka in den Körper eingebracht, z.B. intravenös. Auf diese Art und Weise gelangen die Radionuklide auch in andere Organe, so dass das untersuchte Organ nicht auch das am höchsten exponierte sein muss.

Durchschnittliche Strahlenexposition bei Verfahren der diagnostischen Nuklearmedizin nach [8,9]:

Während bei diagnostischen Verfahren die Strahlenexposition so klein wie möglich gehalten wird, kommen bei den Therapieverfahren weitaus höhere Dosen zum Einsatz, da hier, wie bei anderen Verfahren der Strahlentherapie, die Stahlung nicht zur Bildgebung sondern zur Tumorvernichtung eingesetzt wird.

Strahlungsumgebung am Arbeitsplatz

Die Strahlungsumgebung am Arbeitsplatz kann individuell sehr verschieden sein. Je nach Arbeitsplatz entstammt sie aus künstlichen (z.B. Medizin) oder aber auch aus natürlichen Strahlungsquellen (z.B. in Wasserwerken). Im Folgenden sind Mittelwerte für Berufsgruppen angegeben, die sich im Bereich erhöhter radioaktiver Strahlung aufhalten [2].

Grenzwerte für Strahlenexpositionen

Zum Schutz der Bevölkerung oder der Arbeitnehmerschaft vor einer zu hohen Strahlenexposition werden gemäß der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) oder der Röntgenverordnung (RöV) Grenzwerte für die zusätzliche Strahlenexposition definiert. Die Kontrolle ihrer Einhaltung ist Aufgabe des Strahlenschutzes.

[1] UNSCEAR
[2] Bundesamt für Strahlenschutz
[3] Radon als Heilmittel, Deetjen et al., Verlag Dr. Kovac (2005)
[4] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit
[5] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg
[6] Bernhardt et al., Zeitschrift für Medizinische Physik, Vol. 5 33-39 (1995)
[7] Praxismanual Strahlentherapie, Stöver und Feyer,  Springer-Verlag (2010)
[8] Nuklearmedizin, Schicha und Schober, Schattauer (2013)
[9] Orientierungshilfe für bildgebende Untersuchungen, Empfehlung der Strahlenschutzkommission (2010)