Strahlenrisiko

Wirkungen von Strahlungen mit hohen Dosen

Autor: Onmeda-Redaktion

Wie besprochen, tritt die Wirkung von Strahlung mit kleinen Dosen, also bei Dosen bis zu ca. 0,5 Sv, oft erst Jahre oder gar Jahrzehnte später auf, wodurch Reparaturprozesse ermöglicht werden. Diese negativen Wirkungen bestehen in der Entstehung von Leukämie und Krebs durch Transformationen der DNA in den jeweiligen Körperzellen.

Anders ist die Wirkung von Strahlung mit hohen Dosen. In diesen Fällen treten die Wirkungen - je nach Dosis – sofort oder spätestens nach einigen Tagen oder Wochen auf. Bei Ganzkörperdosen über 7 Sv, der eine Person kurzfristig ausgesetzt war, ist die Überlebensrate nahezu Null. Bei noch höheren Dosen, z.B. über 10 Sv, wird das zentrale Nervensystem (ZNS) stark geschädigt. Beträgt die Dosis sogar über 100 Sv, tritt der Tod durch Ausfall des zentralen Nervensystems innerhalb von Minuten, bzw. sofort als so genannter ZNS-Sekundentod ein.

Derartig hohe Dosen sind jedoch nur unter Extrembedingungen vorstellbar, so z.B. in der Nähe eines Reaktorkerns oder in der Nähe einer atomaren Reaktion, wie einer Kernwaffenexplosion. Bei Ganzkörperdosen höher als 0,5 Sv, treten Organschäden in der folgenden Reihenfolge auf: blutbildende Organe, Magen-Darm-Trakt, Lunge, innere Organe und ZNS. Die blutbildenden Organe (rotes Knochenmark) befinden sich beim Erwachsenen vor allem in den gelenksnahen Röhrenknochen, im Becken, in der Schädelkalotte, in der Wirbelsäule sowie im Brustbein. Bei höheren Dosen etwa ab 2-5 Sv werden die Zellen des Darmepithels und damit deren Regeneration ge- bzw. zerstört. Es kommt zu schweren Schleimhautentzündungen (Mucositis) mit einer Zerstörung des gesamten Darmepithels. In der folgenden Tabelle sind die Wirkungen von kurzzeitig auf den Organismus einwirkender Strahlung mit hohen Dosen dargestellt:

Symptome nach einer kurzzeitigen Ganzkörperbestrahlung

Die Behandlung von Menschen, die einer hohen effektiven Strahlendosis bis zu ca. 10 Sv ausgesetzt waren, ist sehr aufwendig und, wie sich nach dem Unfall von Tschernobyl gezeigt hat, meist nicht sehr erfolgreich. Die Personen müssen so weit wie möglich aseptisch gehalten sowie auftretende Infektionen mit Antibiotika behandelt werden. Eine wochen- bis monatelange intensivmedizinische Betreuung auf Spezialstationen ist erforderlich. Knochenmarkstransplantationen, z.B. nach dem Unfall von Tschernobyl, wurden jedoch nicht überlebt.

Bei hohen Dosen nimmt die Transformationshäufigkeit von Zellen, u.a. durch den Tod der Zellen, wieder ab, so dass die für den Niedrigdosisbereich abgeleiteten Formeln für die Entstehung von Krebs nur mit Einschränkungen auf den Bereich höherer Dosen übertragen werden können.

Stochastische Strahlenwirkungen

Unter stochastischen Effekten versteht man all die jenigen Wirkungen von ionisierender Strahlung, bei denen die Wahrscheinlichkeit für ihr Eintreten mit der Dosis steigt - nicht jedoch die Schwere der Erkrankung. Obwohl der Dosis-Wirkungs-Zusammenhang in diesem Dosisbereich nicht direkt beobachtbar ist, also auf statistischen Modellannahmen beruht, wird zur Zeit angenommen, dass eine Schwellendosis nicht existiert. Das heißt, dass Strahlung mit einer extrem geringen Dosis theoretisch zu Krebs führen kann.

Es besteht eine bekannte statistische (ca. 30%) Wahrscheinlichkeit für den Menschen, auch ohne Bestrahlung irgendwann in seinem Leben (meist jedoch im höheren Lebensalter) an Leukämie oder Krebs zu erkranken. Wird ein bestimmtes Kollektiv jedoch ionisierender Strahlung ausgesetzt, so steigt bekanntermaßen das Krebs -bzw. Leukämierisiko für diesen Personenkreis an. Je höher die Dosis war, der diese Menschen ausgesetzt waren, desto größer wird der Anteil an Leukämie- bzw. Krebserkrankungen sein. Es steigt also die Wahrscheinlichkeit, zu erkranken. Der Verlauf der Erkrankung, also die "Schwere", ist dagegen von der Dosis, der die betroffene Person ausgesetzt war, unabhängig.

Deterministische Strahlenwirkungen

Neben den stochastischen Effekten treten bei Strahlenexpositionen sogenannte deterministische (veraltet: nichtstochastisch) Effekte auf. Bei diesen deterministischen Effekten hängt die Schwere der Erkrankung von der Dosis ab, jedoch nicht die Wahrscheinlichkeit für ihr Auftreten. Bei dieser Art der Strahlenwirkung gibt es einen Schwellenwert, der überschritten werden muss, ehe irgendwelche gesundheitliche Veränderungen feststellbar sind; es existiert also eine Schwellendosis. Deterministische Effekte sind z.B. strahlenbedingte, nicht bösartige Hautveränderungen oder Augenschäden, die erst ab bestimmten Dosen auftreten und mit der Dosis an Schwere zunehmen. Weiterhin zählen alle in der obigen Tabelle aufgeführten Folgen zu diesen Strahlenwirkungen.

Genetische Strahlenwirkungen

Die bisher diskutierten Strahlenwirkungen betrafen die Folgen für eine bestrahlte Person selber. Man bezeichnet derartige Strahlenwirkungen als somatische Strahlenschäden. Durch ionisierende Strahlung werden mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit aber auch die Samen- bzw. Eizellen der betroffenen Personen verändert, so dass es zu Mutationen dieser Zellen kommen kann. Diese Mutationen können an die folgenden Generationen weitergegeben werden und dort zu Fehlbildungen führen. Da an den beobachteten Gruppen bisher keine statistisch nachweisbaren Erhöhungen von Fehlbildungen beobachtet wurden, können nur Grenzbetrachtungen angestellt werden. Daher liegt nach den ICRP-Repot Nr. 60 das Risiko höchstens bei:

Sofern ein Elternteil einer Dosis von z.B.100 mSv an den Gonaden (Samen- bzw.Eizellen) ausgesetzt war, kommt auf tausend Geburten somit rein rechnerisch im Mittel 1 fehlgebildetes Kind zur Welt. Die mittlere Rate an fehlgebildeten lebendgeborenen Kindern liegt in den Industrienationen zwischen 2 % und 5 %. Bei 1.000 Geburten kommen also - spontan, d.h. ohne eine zusätzliche Strahlenexposition - zwischen 20 bis 50 Kinder mit Fehlbildungen zur Welt. Das genetische Risiko, also von Schäden durch ionisierende Strahlung auf das Erbgut, ist daher deutlich geringer als das somatische Risiko.

Anmerkung:

Die Stammzellen (Spermatogonien) sind sehr strahlenempfindlich; daher ist eine Transformation, die zu einer Missbildung führt, bei diesen Zellen eher unwahrscheinlich, da sie entweder nicht geschädigt sind oder aber nach einer Schädigung absterben.

In der dann folgenden Entwicklungsreihe, insbesondere bei den Spermatiden, ist eine genetische Transformation wahrscheinlicher - diese Zellen haben aber nur eine begrenzte Lebenszeit von ca. 6 Wochen. Es ist außerdem anzunehmen, dass genetisch veränderte Spermien mit deutlich geringerer Wahrscheinlichkeit zur Befruchtung einer Eizelle gelangen, da sie z.B. in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt sind.

Gegenüber einer strahleninduzierten Missbildung besitzt der Organismus also eine Reihe von Absicherungen, so dass bisher kein Nachweis für genetisch bedingte Missbildungen gelang und die tatsächliche Bedeutung vermutlich gering ist. Hinzu kommt, dass Populationen nach Katastrophen, wie aus den Atombombenabwürfen von Hiroshima und Nagasaki, in ihrem Fortpflanzungsdrang gebremst sind und die o.g. 6-Wochen-Frist daher gewährleistet ist. Bei einer Dauerbestrahlung, wie z.B. bei den Radarsoldaten könnte es allerdings zu davon abweichenden Reaktionen kommen.

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