Ein Gebiss im Röntgenbild
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Künstliche Strahlenbelastung

Unter der künstlichen Strahlenexposition, umgangssprachlich als Strahlenbelastung bezeichnet, versteht man die aus künstlichen Strahlenquellen herrührende Strahlenexposition, der die Menschen ausgesetzt sind. Sie wird, wie die natürliche Strahlenbelastung, als effektive Dosis mit der Maßeinheit Sievert bzw. Millisievert (mSv) angegeben. Die effektive Dosis ist eine biologische Einheit, die die verschiedenen Arten von Strahlung in ihrer Wirkung für die Entstehung von Leukämie und Krebs vergleichbar macht.

Allgemeines

In der Bundesrepublik Deutschland beträgt sie im Mittel pro Jahr 2,026 mSv .

Von diesen 2,026 mSv entstammen ca. 2 mSv pro Jahr allein aus der medizinischen Röntgendiagnostik und ein kleiner Anteil aus der Nuklearmedizin und Strahlentherapie. Obwohl Gefäßuntersuchungen (Angiographie) nur ca. 1,8% und CT-Untersuchungen ca. 4,2% aller Röntgenuntersuchungen ausmachen, entfällt auf sie ca. 56% der künstlichen Strahlenexposition, und zwar ca. 18% auf die Angiographie sowie 38% auf CT-Untersuchungen. Insgesamt setzt sich die künstliche Strahlenexposition aus den in der Tabelle dargestellten Strahlenquellen zusammen:

Zusammensetzung künstliche Strahlenexposition

Strahlenquelle Dosis in mSv/a
Medizin 2,0
Tschernobyl 0,01
Kernwaffentests 0,005
Flugreisen 0,005
Berufl. Tätigkeiten 0,002
fossile Energieträger 0,002
Kernkraftwerke 0,001
Industrieprodukte 0,001
Gesamt 2,026

Bei dem Wert für die künstliche Strahlenexposition von 2,026 mSv pro Jahr ist zu berücksichtigen, dass er über alle Einwohner der Bundesrepublik gemittelt wurde. Personen, die z.B. sehr oft geröntgt wurden, also relativ stark belastet wurden, haben demnach im Mittel die gleiche Strahlenbelastung wie Personen, die praktisch gar nicht geröntgt wurden.

Insofern bedeutet dieser Mittelwert etwas anderes als der bei der natürlichen Strahlenexposition. Dort war jede Person der angegebenen Strahlenbelastung im Prinzip auch tatsächlich ausgesetzt.

Die künstliche Strahlenexposition ist in den Entwicklungsländern - im Gegensatz zu der natürlichen Strahlenexposition - meist erheblich niedriger.

Historisches

Der erste Nachweis von künstlich erzeugter ionisierender Strahlung gelang Wilhelm Conrad Röntgen (1845 bis 1923) am 8. November des Jahres 1895. Bei Experimenten mit Kathodenstrahlröhren entdeckte er eine Strahlung, die heute als Röntgenstrahlung bezeichnet wird. Er selber nannte diese neue Art von Strahlung bis zu seinem Tod X-Strahlen. Im Angelsächsischen hat sich der Name X-Ray jedoch bis heute erhalten.

Im Jahre 1919 gelang Ernest Rutherford (1871-1937) zum erstenmal der Nachweis einer auf künstlichem Wege erzeugten Radioaktivität. Durch Beschuss von N 14 mit Alphateilchen, seinen Lieblingsforschungsobjekten, erzeugte er das Sauerstoffisotop O 17. Bei dem Prozess wurde zwar ein Proton freigesetzt, aber das Endprodukt, das O 17, war stabil.

Als die eigentlichen Entdecker der künstlichen Radioaktivität gelten jedoch Irene Curie und Frederic Joliot. Beim Beschuss von Al 27 mit Alphateilchen entstand das radioaktive P 30, das sich über einen Betaplus-Zerfall mit einer Halbwertszeit von 130 s in das stabile Si 30 umwandelt.

Natürliche Strahlenbelastung

Es sei hier daran erinnert, dass der Entdecker der natürlichen Radioaktivität Antoine Becquerel war, ohne dessen Vorarbeiten die Entdeckung der künstlichen Radioaktivität sicher sehr viel schwieriger gewesen wäre. Der Begriff "natürliche Strahlenbelastung" (natürliche Strahlenexposition) bezeichnet die aus natürlichen Strahlenquellen herrührende Strahlenbelastung, der die Menschen ausgesetzt sind.

Die natürliche Strahlung wird als effektive Dosis mit der Maßeinheit Sievert beziehungsweise Millisievert (mSv) angegeben. Die effektive Dosis ist eine biologische Einheit, die verschiedene Arten von Strahlung in ihrer Wirkung vergleichbar macht.

Die mittlere effektive Dosis in der deutschen Bevölkerung pro Jahr, die durch natürliche Strahlung bedingt ist, beträgt etwa 2,1 mSv. Mit Ausnahme von einzelnen Regionen der Erde, wo die Strahlenexposition wegen hoher Vorkommen an radioaktiven Substanzen im Boden besonders groß ist, gilt dieser Wert für die meisten Gebiete.

Die natürliche Strahlenbelastung setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen:

  • kosmische Strahlung
  • terrestrische Strahlung
  • interne Strahlung (Strahlung, die durch den Zerfall radioaktiver natürlicher Stoffe entsteht und durch Trinkwasser, Nahrung und Atemluft aufgenommen wird)

Die Kernspaltung des Urans wurde im Jahre 1938 von Otto Hahn (1879-1968) und Fritz Straßmann (1902-1980) im damaligen Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie in Berlin entdeckt. Wichtige Vorarbeiten, die diese Entdeckung sicherlich erst ermöglicht haben, wurde dabei durch James Chadwick geleistet, der im Jahr 1932 das Neutron identifiziert hatte. Bei den Experimenten von Hahn und Straßmann wurde das U 235 in die beiden Nuklide Ba 144 und Kr 89 gespalten. Die an der Masse von 235 fehlenden Teilchen waren 2 freigesetzte Neutronen.

Wesentliche theoretische Vorarbeiten zur Entdeckung der Kernspaltung hatte Lise Meitner (1878-1968) geleistet. An den eigentlichen Experimenten war sie jedoch nicht mehr beteiligt, da sie nach dem Anschluss Österreichs an Deutschland im März 1938 nunmehr als deutsche Jüdin antisemitischen Verfolgungen ausgesetzt war. Sie emigrierte daher kurz darauf nach Schweden.

Hahn erhielt für diese bahnbrechenden Arbeiten im Jahre 1944 den Nobelpreis für Chemie, Straßmann ging als Hahns "Assistent" leer aus und auch Lise Meitner wurde die Ehrung versagt, obwohl sie als der eigentliche Kopf des Teams galt.

Tschernobyl

In den westeuropäischen Ländern ist die Strahlenexposition durch den Unfall von Tschernobyl (April 1986) mittlerweile vernachlässigbar klein geworden. Der Beitrag zur Strahlenexposition beträgt, wie in der Tabelle ersichtlich, nur noch 0,01 mSv pro Jahr. In der näheren Umgebung von Tschernobyl in der Ukraine dagegen ist die Strahlendosisleistung teilweise immer noch so hoch, dass diese Gegenden als unbewohnbar und teilweise als Sperrgebiet gelten.

Beruflich strahlenexponierte Personen

In der Bundesrepublik Deutschland gibt es ca. 333.000 beruflich strahlenexponierte Personen. Sie sind in der Medizin, in kerntechnischen Anlagen oder in Wissenschaft, Technik oder der Forschung tätig. Die über diesen Personenkreis gemittelte jährliche effektive Dosis beträgt 0,24 mSv . Für diesen Mittelwert gelten die gleichen oben genannten Erwägungen.

Röntgendiagnostik

In der folgenden Tabelle sind eine Reihe von Strahlenexpositionen bei verschiedenen Röntgen- und CT-Untersuchungen dargestellt. Die Werte sind als 'effektive Dosis' in Millisievert (mSv) angegeben.

Diese Strahlenexpositionen sind das Ergebnis der Messungen an 'einem' großen radiologischen Zentrum in den USA, und sind somit nur als bedingt repräsentativ anzusehen. Wichtig ist es außerdem, darauf hinzuweisen, dass die Strahlenexpositionen der jeweils geröntgten 'Körperregion' von den in der Tabelle als effektive Dosis angegeben Werten abweichen.

Zusammensetzung künstliche Strahlenexposition

Untersuchung / Aufnahme männlich (in mSv) weiblich (in mSv)
Digitale Subtraktions Angiographie (DSA) intraarteriell Hirn 24,30 20,60
Digitale Subtraktions Angiographie (DSA) intraarteriell Leber 23,30 34,90
Digitale Subtraktions Angiographie intravenös (i.v.) Becken / intraarteriell (i.a.) Bein 21,40 32,30
Computertomographie (CT) Abdomen nativ 9,94 16,91
Computertomographie (CT) Oberbauch nativ 8,60 11,49
Computertomographie (CT) Thorax nativ 7,38 12,51
Computertomographie (CT) Becken nativ 6,49 12,91
Computertomographie (CT) Lendenwirbelsäule nativ 5,10 7,20
Computertomographie (CT) Schädel nativ 4,20 4,40
Computertomographie (CT) Hals nativ 3,20 3,61
Computertomographie (CT) Halswirbelsäule nativ 2,00 2,10
Computertomographie (CT) Gesichtsschädel nativ 1,57 1,81
Röntgen Becken von vorn (a.p.) 1,52 1,85
Röntgen Lendenwirbelsäule von hinten (LWS p.a.) 0,95 1,70
Röntgen Lendenwirbelsäule (LWS) seitlich 0,93 1,75
Röntgen Colon-Kontrasteinlauf (KE) Übersicht 0,70 1,34
Röntgen Abdomen Übersicht 0,30 0,50
Röntgen Brustwirbelsäule von hinten (BWS p.a.) 0,21 0,30
Röntgen Brustwirbelsäule (BWS) seitlich 0,21 0,20
Röntgen Niere 0,20 0,30
Röntgen Schädel seitlich 0,05 0,06
Röntgen Thorax seitlich 0,05 0,05
Röntgen Halswirbelsäule von hinten (HWS p.a.) 0,05 0,05
Röntgen Thorax von hinten (p.a.) 0,04 0,04
Röntgen Galle / T-Drain 0,03 0,03
Röntgen Halswirbelsäule (HWS) seitlich 0,02 0,02
Röntgen Schädel von hinten (p.a.) 0,01 0,01
Röntgen Nasennebenhöhlen (NNH) 0,01 0,01