Strahlenexposition

Der Mensch ist kontinuierlich einer natürlichen Hintergrundstrahlung ausgesetzt. Diese entsteht vor allem durch:

• Kosmische Strahlung
• Terrestrische Strahlung
• natürlich vorkommende Radionuklide in Boden, Luft und Nahrung
• Radon in Gebäuden

Zusätzlich entsteht eine künstliche Strahlenexposition vor allem durch medizinische Anwendungen ionisierender Strahlung, beispielsweise in der Radiologie, Nuklearmedizin oder Strahlentherapie. Weitere Beiträge stammen aus technischen Anwendungen radioaktiver Stoffe oder aus kerntechnischen Anlagen.

Beachte: Der Begriff Strahlenexposition beschreibt zunächst nur das Ausgesetztsein gegenüber Strahlung und ist von der tatsächlich im Körper deponierten Strahlendosis zu unterscheiden.

Zur quantitativen Beschreibung der Strahlenexposition werden verschiedene Dosisgrößen verwendet. Die grundlegende physikalische Größe ist die Energiedosis (Einheit: Gray). Zur Bewertung biologischer Strahlenwirkungen werden gewichtete Dosisgrößen verwendet:

• Äquivalentdosis (Sievert): berücksichtigt über den Strahlungswichtungsfaktor die unterschiedliche biologische Wirkung verschiedener Strahlenarten.
• Effektive Dosis (Sievert): berücksichtigt zusätzlich über den Gewebewichtungsfaktor die unterschiedliche Strahlenempfindlichkeit einzelner Organe.

Zur Überwachung der Strahlenexposition im Strahlenschutz werden unter anderem folgende Größen verwendet:

• Personendosis
• Ortsdosis

Zur Bewertung der Strahlenexposition einzelner Gewebe wird häufig die Organdosis bestimmt.

Die natürliche Strahlenexposition beträgt in Deutschland im Mittel etwa 2-3 mSv pro Jahr. Die wichtigsten Quellen sind:

• Radon in Gebäuden (mittlere Dosis 1,1 mSv/Jahr)
• Terrestrische Strahlung aus Boden und Gestein (0,4 mSv/J)
• Kosmische Strahlung (0,3 mSv/J)
• natürlich vorkommende Radionuklide in Nahrung und Trinkwasser (z.B. Kalium-40) (0,3 mSv/J)

Der größte Anteil der natürlichen Strahlenexposition entsteht in der Regel durch Radon, ein radioaktives Edelgas, das aus dem Boden in Gebäude eindringen kann. Die Höhe der natürlichen Strahlenexposition kann daher regional stark variieren und hängt unter anderem von geologischen Bedingungen, Bauweise von Gebäuden und Lüftungsverhalten ab. Die kosmische Strahlung nimmt mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel zu. In Flugzeughöhe (ca. 10–12 km) beträgt die Dosisleistung etwa 3–6 µSv pro Stunde, sodass Langstreckenflüge mit einer zusätzlichen Strahlenexposition verbunden sind. Aus diesem Grund gilt fliegendes Personal im zivilen Luftverkehr strahlenschutzrechtlich als beruflich strahlenexponiert.

Die medizinische Anwendung ionisierender Strahlung stellt in industrialisierten Ländern die wichtigste Quelle künstlicher Strahlenexposition dar. Typische effektive Dosen diagnostischer Untersuchungen sind beispielsweise:

• Röntgen-Thorax: ca. 0,1 mSv
• Mammographie: ca. 0,5 mSv
• Schilddrüsenszintigraphie: ca. 1-2 mSv
• Skelettszintigraphie: ca. 3-4 mSv
• CT-Thorax: ca. 5-7 mSv
• CT-Abdomen: ca. 8-10 mSv
• FDG-PET: ca. 7 mSv (ohne zusätzliche CT-Dosis)
• Angiographie der Becken- oder Beinarterien: ca. 5-10 mSv
• Herzkatheter: ca. 5-7 mSv (diagnostisch) bzw. ca. 10-15 mSv (PTCA)
• Transarterielle Chemoembolisation (TACE): ca. 10-30 mSv
• Endovaskuläre Aortenreparatur (EVAR): ca. 15-40 mSv

Die tatsächliche Strahlenexposition hängt stark von Gerätetechnik, Untersuchungsprotokoll und Patientengröße ab.

Die mittlere jährliche effektive Dosis der Bevölkerung in Deutschland beträgt etwa 4 mSv pro Jahr. Sie setzt sich zusammen aus:

• natürliche Strahlung: etwa 2–3 mSv/Jahr
• medizinische Anwendungen: etwa 1–2 mSv/Jahr

Andere Quellen tragen im Vergleich nur in geringem Maße zur Gesamtexposition bei.

Die Bewertung und Begrenzung der Strahlenexposition ist ein zentrales Ziel des Strahlenschutzes. Grundlage sind insbesondere:

• Rechtfertigende Indikation
• ALARA-Prinzip
• Dosisgrenzwerte für beruflich exponierte Personen und Bevölkerung

In Deutschland werden diese Vorgaben insbesondere durch das Strahlenschutzgesetz und die Strahlenschutzverordnung geregelt.