Relative biologische Wirksamkeit

Die RBW ist definiert als das Verhältnis der Dosis einer Referenzstrahlung zur Dosis der untersuchten Strahlung, die den gleichen biologischen Effekt erzeugt:

$${\displaystyle RBW={\frac {D_{Ref}}{D_{Test}}}}$$

mit:

• ${\displaystyle D_{Ref}}$ – Dosis der Referenzstrahlung
• ${\displaystyle D_{Test}}$ – Dosis der untersuchten Strahlung

Als Referenzstrahlung wird meist Röntgenstrahlung oder Gamma-Strahlung verwendet. Eine RBW von 2 bedeutet beispielsweise, dass nur die halbe Dosis der untersuchten Strahlung benötigt wird, um denselben biologischen Effekt wie die Referenzstrahlung zu erzeugen.

Die biologische Wirkung ionisierender Strahlung hängt wesentlich von der räumlichen Verteilung der Energieabgabe entlang der Teilchenbahn ab. Diese wird durch den linearen Energietransfer (LET) beschrieben. Strahlungsarten mit hohem LET erzeugen eine dichte Ionisationsspur und verursachen häufiger komplexe DNA-Schäden. Daher besitzen sie eine höhere RBW. Beispiele:^[1]

• Alpha-Strahlung: hohe RBW
• Neutronenstrahlung: erhöhte RBW
• Röntgenstrahlung und Gamma-Strahlung: niedrige RBW

Die RBW ist keine feste Konstante, sondern hängt somit von mehreren Faktoren ab:

• Strahlenart und LET
• biologischer Endpunkt (z.B. Zellüberleben oder Mutation)
• bestrahltes Gewebe
• Strahlendosis und Dosisleistung

Die RBW wird oft durch experimentelle Messungen bestimmt, in denen die biologische Reaktion auf verschiedene Strahlungstypen im Vergleich zu einer Referenzstrahlung untersucht wird. Diese Referenzstrahlung ist typischerweise Gamma- oder Röntgenstrahlung mit bekannter biologischer Wirksamkeit.^[2]

Die RBW ist ein grundlegendes Konzept der Strahlenbiologie und spielt insbesondere eine Rolle in der Strahlentherapie, beispielsweise bei der Planung von Behandlungen mit Protonen oder Schwerionen. Im Strahlenschutz wird die RBW nicht direkt verwendet. Stattdessen werden vereinfachte, normativ festgelegte Faktoren angewandt, insbesondere der Strahlungswichtungsfaktor. Dieser basiert auf radiobiologischen Erkenntnissen, ist jedoch eine standardisierte Größe zur Berechnung der Äquivalentdosis.