Ionisierende Strahlung (siehe auch Strahlenbelastung und Kontamination) umfasst
Energiereiche elektromagnetische Wellen (Röntgenstrahlen, Gammastrahlen)
Teilchen (Alpha-Teilchen, Beta-Teilchen, Neutronen)
Ionisierende Strahlung wird von radioaktiven Elementen ausgesendet und von Geräten wie Röntgen- und Strahlentherapieapparaten.
Die meisten diagnostischen Tests, die ionisierende Strahlung verwenden (z. B. Röntgen, CT, Szintigraphie), setzen Patienten relativ niedrigen Strahlendosen aus, die allgemein als sicher angesehen werden. Doch jede ionisierende Strahlung ist potenziell schädlich, und es gibt keine Schwelle, unterhalb derer keine schädliche Wirkung auftritt, sodass jede Anstrengung unternommen werden muss, um die Strahlenexposition zu minimieren.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Strahlenbelastung zu quantifizieren:
Die Energiedosis ist die absorbierte Menge der Strahlung pro Masseneinheit. Sie wird in der besonderen Einheit von Gray (Gy) und Milligray (mGy) ausgedrückt. Früher war die übliche Einheit die absorbierte Strahlendosis ("radiation-absorbed dose"= rad) 1 mGy = 0,1 rad.
Die Organdosis ist die absorbierte Dosis multipliziert mit einem Strahlungs-Wichtungsfaktor, der je nach Art der Strahlung die Gewebewirkungen berücksichtigt (z. B. Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Elektronen). Sie wird in Sievert (Sv) und Millisieverts (mSv) angegeben. Vorher war die Einheit "roentgen equivalents in man" (rem) dafür üblich (1 mSv = 0,1 rem). Für Röntgenbilder, einschließlich CT, ist der Strahlungs-Wichtungsfaktor 1.
Die effektive Dosis ist ein Maß zur Abschätzung von Gewebereaktionen (oder stochastischen Effekten) bei der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung; sie passt die Äquivalentdosis auf der Grundlage der Empfindlichkeit des der Strahlung ausgesetzten Gewebes an (z. B. sind die Keimdrüsen am empfindlichsten). Sie wird in Sv und mSv und ausgedrückt. Die effektive Dosis ist bei jungen Menschen höher. Die effektive Dosis hilft Klinikern bei der Bewertung und dem Vergleich von Gesundheitsrisiken, die mit verschiedenen medizinischen Strahlungsverfahren verbunden sind, und kann auch mit einer in den Strahlenschutznormen festgelegten Berufsdosis verglichen werden.
Medizinische Bildgebung stellt nur eine Quelle der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung dar (siehe Tabelle Typische Strahlendosen). Eine weitere Quelle ist die Umwelthintergrundbelastung (von kosmischer Strahlung und natürlichen Isotopen), die v. a. in Höhenlagen von Bedeutung sein können; Der Flugverkehr führt zu einer erhöhten Belastung durch Umgebungsstrahlung, wie folgt:
Bei einem einzigen Flug von Küste zu Küste: 0,01–0,03 mSv
Von der durchschnittlichen jährlichen Belastung durch Hintergrundstrahlung in den USA: Über 3 mSv
Aus jährlicher Exposition in großen Höhen (z. B. Colorado, New Mexico): Über 1,5 mSv zusätzlich über den Hintergrund
Typische Strahlendosen*
Bildgebendes Verfahren | Durchschnittliche Effektive Strahlendosis (mSv) |
|---|---|
Röntgen, Thorax (posteroanteriore Ansicht) | 0,02 |
Röntgen, Thorax (2 Sichten:posteroanterior und lateral) | 0,1 |
Röntgen, Lendenwirbelsäule (1 Ansicht seitlich) | 1,5 |
Röntgen, Extremität (1 Ansicht: Hand, Fuß etc.) | 0,001 |
Röntgen, Abdomen (1 Ansicht) | 0,7 |
Röntgen, Bariumeinlauf (Untersuchung des unteren Gastrointestinaltrakts) | 6 |
Röntgenaufnahme, Untersuchung des oberen Gastrointestinaltrakts mit Barium | 6 |
Digitale Mammographie zur Früherkennung | 0,21 |
CT, Kopf | 2 |
CT, Thorax | 6,1 |
CT, Abdomen und Becken | 7,7 |
Koronarangiographie | 7 |
Koronarangiographie m it Interventionen | 15 |
Lungenperfusionsscan | 2 |
PET-Scan (ohne Ganzkörper-CT) | 7 |
Knochen-Scan | 6,3 |
Leberuntersuchung | 2,1–3,1 |
Technetium Sestimibi Herz-Scan | 9,4–12,8 |
*Dosen können variieren. | |
Daten aus Mettler FA, Huda W, Yoshizumi TT, Mahesh M: Effective doses in radiology and diagnostic nuclear medicine: A catalog. Radiology 248:254-263, 2008. American College of Radiology(ACR): Radiation Dose to Adults From Common Imaging Examinations | |
Die Strahlung kann schädlich sein, wenn die gesamte akkumulierte Dosis für eine Person hoch ist, bzw. wenn mehrere CT-Scans durchgeführt werden, weil CZ- Scans eine hohe Dosis erfordern.
Strahlenbelastung ist auch ein Anliegen in bestimmten Situationen mit hohem Risiko, wie im folgenden:
Schwangerschaft
Kindesalter
Frühe Kindheit
Junges Erwachsenenalter für Frauen, die eine Mammographie benötigen
Der National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP) in United States (Report No. 184) zeigt, dass CT-Scans im Jahr 2016 für 63% der kollektiven Dosis aller medizinischen Bildgebungsverfahren verantwortlich waren, verglichen mit 50% im Jahr 2006. Während die Zahl der CT-Untersuchungen in diesem Jahrzehnt um 20% zunahm, blieb die Gesamtdosis pro Person bei CT-Verfahren im Wesentlichen unverändert. Zwischen 2006 und 2016 ist die geschätzte nichttherapeutische medizinische Strahlendosis um 15 bis 20% zurückgegangen. Die geschätzte durchschnittliche effektive Individualdosis pro Person in den Vereinigten Staaten betrug 2,92 mSv im Jahr 2006 und 2,16 mSv im Jahr 2016.
Multidetektor-CT-Geräte, die am häufigsten in den Vereinigten Staaten verwendet werden, liefern etwa 40 bis 70% mehr Strahlung pro Scan als ältere Ein-Detektor-CT-Geräte. Doch die jüngsten Fortschritte (z. B. automatische Belichtungssteuerung, iterative Rekonstruktionsalgorithmen, 3. Generation CT-Detektoren) scheinen die Strahlendosen, die für CT-Scans verwendet werden, wahrscheinlich deutlich zu senken. Das American College of Radiology hat Programme eingeleitet—Image Gently (für Kinder) und Image Wisely (für Erwachsene)—um auf die Sorgen über den Anstieg der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung, die in der medizinischen Bildgebung verwendet wird, zu reagieren. Diese Programme stellen Ressourcen und Informationen über die Minimierung der Strahlenbelastung für Radiologen, Medizinphysiker, andere Beteiligte bei bildgebenden Verfahren und Patienten zur Verfügung.
Strahlung und Krebs
Das geschätzte Krebsrisiko durch die Strahlenexposition in der diagnostischen Bildgebung wurde aus Studien bei Menschen mit sehr hohen Strahlendosen (z. B. Überlebende der Atombombenexplosionen in Hiroshima und Nagasaki) hochgerechnet. Direkte epidemiologische Beweise aus der menschlichen Bevölkerung zeigen, dass die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung das Risiko für einige Krebsarten erhöht, wenn die Dosen etwa 50–100 mSv bei längerer Exposition (z. B. am Arbeitsplatz) oder 10–50 mSv bei akuter Exposition (z. B. durch Atombombenexposition) übersteigen (1).
Das Risiko ist bei jungen Patienten höher, weil
Sie leben länger, sodass mehr Zeit für die Krebsarten besteht, sich zu entwickeln.
Stärkeres Zellwachstum (und damit die Anfälligkeit für DNA-Schäden) tritt bei jungen Menschen auf.
Bei einem 1-jährigen Kind, das einer CT des Bauches unterzogen wird, erhöht sich das lebenslange Risiko einer Entwicklung von Krebs um 0,18% (2). Wenn ein älterer Patient dieser Untersuchung unterzogen wird, ist das Risiko geringer.
Das Risiko ist auch abhängig vom bestrahlten Gewebe. Lymphatisches Gewebe, Knochenmark, Blut sowie Hoden, Eierstöcke und Darm werden als sehr radiosensitv eingestuft; bei Erwachsenen sind das Zentralnervensystem und der Bewegungsapparate relativ strahlenresistent.
Vorsichtsmaßnahmen in der Schwangerschaft
Risiken der Strahlung sind abhängig von
Dosis
Art der Untersuchung
Untersuchtem Bereich
Der Fetus kann wesentlich weniger Strahlung als die Mutter ausgesetzt werden; die Einwirkung von Röntgenstrahlen auf den Fetus während des Röntgens sind folgende:d
Kopf
Halswirbelsäule
Extremitäten
Brüste (Mammographie), wenn die Gebärmutter abgeschirmt wird
Das Ausmaß der Exposition der Gebärmutter hängt vom Gestationsalter und damit der Uterusgröße ab. Die Auswirkungen der Strahlung sind abhängig vom Alter des Schwangerschaftsprodukts (der Zeit seit der Empfängnis).
Empfehlungen
Bildgebende Diagnostik mit ionisierender Strahlung, insbesondere CT, sollte nur durchgeführt werden, wenn unbedingt erforderlich. Alternativen sollten in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann bei kleinen Kindern ein leichtes Schädelhirntrauma oft aufgrund von klinischen Befunden diagnostiziert werden und eine Blinddarmentzündung durch Sonographie. Notwendige Untersuchungen sollten jedoch nicht verweigert werden, selbst wenn die Strahlendosis hoch ist (wie z. B. bei CT-Scans), solange der potenzielle Nutzen den potenziellen Schaden überwiegt.
Bevor diagnostische Tests bei Frauen im gebärfähigen Alter durchgeführt werden, sollte eine Schwangerschaft in Betracht gezogen werden, insbesondere weil das Risiko einer Strahlenbelastung in der frühen (1. Trimenon), oft unerkannten Schwangerschaft am höchsten ist. Die Gebärmutter sollte bei solchen Frauen abgeschirmt werden, wenn möglich. Jüngste Studien haben eine Kontroverse über diese Standardempfehlung ausgelöst, nämlich die, dass die Abschirmung die Strahlendosis für die Gebärmutter und den Fetus erhöhen könnte.
Literatur
1. Brenner DJ, Doll R, Goodhead DT, et al: Cancer risks attributable to low doses of ionizing radiation: assessing what we really know. Proc Natl Acad Sci U S A 100(24):13761-13766, 2003. doi:10.1073/pnas.2235592100
2. Brenner D, Elliston C, Hall E, Berdon W: Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT. AJR Am J Roentgenol 176(2):289-296, 2001. doi:10.2214/ajr.176.2.1760289
