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Strahlenexposition und Strahlenrisiko in der Röntgendiagnostik Michael Uder Michael Brand Michael Küfner Manfred Säbel Radiologisches Institut des Universitätsklinikums.

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Präsentation zum Thema: "Strahlenexposition und Strahlenrisiko in der Röntgendiagnostik Michael Uder Michael Brand Michael Küfner Manfred Säbel Radiologisches Institut des Universitätsklinikums."—  Präsentation transkript:

1 Strahlenexposition und Strahlenrisiko in der Röntgendiagnostik Michael Uder Michael Brand Michael Küfner Manfred Säbel Radiologisches Institut des Universitätsklinikums Erlangen

2 Organdosen für verschiedene Untersuchungen von Frauen mit Röntgenaufnahmen UntersuchungOrgandosis in mGy OvarienWeibl. BrustRotes Knochen- mark LungeSchilddrüse Schädel<0.0001 0.31 0.02 2.2 HWS<0.0001 0.11 0.14 4.0 Thorax 0.0006 0.14 0.03 0.20 0.065 Rippen 0.004 4.1 0.42 3.0 1.5 BWS 0.01 5.4 0.41 5.4 0.81 oberer GI-Trakt 0.45 0.53 4.8 0.07 Hüfte 0.78<0.0001 0.17<0.0001 Becken 1.48<0.0001 0.27 0.011<0.0001 Urogramm 2.1<0.0001 0.48 0.12 0.0001 LWS 4.1<0.0001 1.3 0.0003 i.v. Pyelogramm 6.4<0.0001 1.2 0.35 0.0001 Kreuzbein 6.4<0.0001 2.2 0.35 0.0005 Dickdarm 7.9<0.0001 3.0 0.48 0.0002 Quelle: [14]

3 Ganzkörperjahresdosis bei beruflich strahlenschutzüberwachten Personen im Jahr 2002 Dosis in mSvAnzahl der Überwachten 0265 773 0 – 0.222 529 0.2 – 116 362 1 – 68 390 6 – 201 513 > 2019 Quelle: [3] Jährlicher Grenzwert der effektiven Dosis für beruflich strahlenexponierte Personen: 20 mSv

4 Stochastische und deterministische Strahlenwirkungen Quelle: [5] Lineare DWB

5 Dosis-Wirkungs-Beziehungen Quelle: [5] Linear-quadratische DWB mit Zellabtötungsterm

6 Mutationstypen (Genmutation) Genfolge Quelle: [5]

7 Entstehung von Chromosomenmutationen A: Dizentrisches Chromosom B: Ringchromosom Quelle: [6]

8 H2AX Quantifizierung von DNA-Doppelstrangbrüchen - γ-H2AX-Immunfluoreszenzmikroskopie - P P P Phosphorylierung Primärantikörper Sekundärantikörpe r Fluorochrom Vor Exposition Nach Exposition

9 DNA-Doppelstrangbrüche nach Herz-CT - Korrelation mit der Exposition - Quelle: [12, 13] r=0,88, p<0,0001 CT-induzierte DSB / Zelle Dosislängenprodukt [mGy*cm]

10 Direkte Methode Indirekte Methode Strahleninduzierte Mutationsrate bei der Maus Verdoppelungsdosis Strahleninduzierte Mutationsrate bei der Maus Korrektur- und Multiplikations- fatoren Spontane Mutations- rate bei der Maus Spontane Mutations- rate beim Menschen Strahleninduzierte Mutationsrate beim Menschen Quelle: [15] 1 Sv

11 Epidemiologische Untersuchungen zur Induktion von Krebs durch ionisierende Strahlung Kollektiv Größe Hiroshima und Nagasaki 91000 xx Atomare Testexplosionen: militärisches Personal 10000 Bevölkerung in der Nähe der Testorte 500000 Medizinische Strahlenexposition: Morbus Bechterew 14000 Cervix-Carcinom 180000 Brustbestrahlung 10000 Kopf und Thymusdrüse 20000 Morbus Hodgkin 10000 Krebs im Kindesalter 10000 Thorotrast-Anwendung 2000 Pneumothorax 2000 Berufliche Strahlenexposition: Werftarbeiter 24000 Nuklearindustrie- und Reaktorpersonal 30000 Bergarbeiter 22000 Radiologen 20000 Radium-Zifferblattmaler 4000 Quelle: [15]

12 Todesfälle infolge eines strahleninduzierten Krebses pro 10000 Personen und pro Sievert Kollektiv: Hiroshima und Nagasaki Bestrahlungsart: kleine Dosis; kleine Dosisleistung Zusammensetzung nach Alter und Geschlecht: Gesamtbevölkerung Organ/GewebeICRP 26ICRP 60ICRP 103 (1977)(1991)(2007) rotes Knochenmark205035 Magen--11060 Lunge2085100 Dickdarm--8535 Speiseröhre--3025 Blase--3020 Brust252040 Leber--1565 Ovarien--1010 Schilddrüse 5 82 Knochenoberfläche 5 53 Haut-- 22 Restkörper50 50110 Summe 125500507 Quelle: [7, 8, 9] 5 % / Sv

13 Risikomodelle für das Auftreten zusätzlicher strahleninduzierter Krebsfälle Quelle: [5] Additive Risikoprojektion Differenz ~ D Multiplikative Risikoprojektion Quotient ~ D

14 Inzidenz von Leukämie in Mäusen nach Ganzkörperbestrahlung Die Dosis ist noch in rd angegeben (100 rd = 1 Gy) Quelle: [6]

15 Inzidenz von Brustkrebs bei durchleuchteten Pneumothorax-Patientinnen Die 80 % Vertrauens- grenzen sind angegeben. Quelle: [5]

16 Einfluß der Dosiswirkungsbeziehung auf die Abschätzung des Strahlenrisikos bei kleinen Dosen A: linear B: linear-quadratisch C: linear mit Schwelle 1 Sv1 mSv

17 Effektive Dosis E (für Strahlenschutzzwecke) : E = Σ w T H T T w T Gewebewichtungsfaktor H T Organdosis (in Sv)

18 Gewebe-Wichtungsfaktoren nach ICRP 60 und ICRP 103 Organ/Gewebe Wichtungsfaktor w T ICRP 60ICRP 103 Keimdrüsen0.200.08 rotes Knochenmark0.120.12 Dickdarm0.120.12 Lunge0.120.12 Magen0.120.12 Blase0.050.04 Brust0.050.12 Leber0.050.04 Speiseröhre0.050.04 Schilddrüse0.050.04 Haut0.010.01 Knochenoberfläche0.010.01 Gehirn---0.01 Speicheldrüse---0.01 Restkörper0.050.12 Summe1.001.00 Quelle: [8, 9]

19 Altersstruktur von stationären Patienten bei verschiedenen Röntgenuntersuchungen Angegeben ist die Häufigkeit in % Untersuchung Altersgruppe in Jahren 0-1516-4041-64> 65 Wirbelsäule2123254 Abdomen3202849 Darm0103258 Angiographie384643 Computertomographie514 3547 BRD15373315 Quelle: [11] Reduktionsfaktor: 0.5

20 Typische Werte der effektiven Dosis (in mSv) bei verschiedenen Röntgenuntersuchungen Untersuchungen mit Röntgenaufnahmen0.01 – 1.1 Untersuchungen mit Aufnahmen und Durchl.0.3 – 12 Angiographie und Interventionen4 – 16 Computertomographie1.7 – 16.4 Quelle: [1, 2, 4, 10, 11]

21 Strahlenrisiko Strahlenrisiko = Risikofaktor · Dosis Beispiel: 5 % / Sv · 1.7 mSv = 0.085 ‰ ICRP-Risikofaktor für Tod durch strahleninduzierten Krebs Mittlere jährliche effektive Dosis pro Einwohner in Deutschland bedingt durch die Röntgendiagnostik

22 Verschiedene Mortalitätsrisiken (in %). Röntgendiagnostik: Thoraxaufnahme (0.2 mSv)0.001 Lendenwirbelsäule (2 mSv)0.01 CT - Thorax (20 mSv)0.1 Andere diagnostische und therapeutische Maßnahmen: Kontrastmittel0.005 Narkose0.02 intravenöse Cholangiographie0.02 zerebrale Angiographie0.03 translumbale Angiographie0.04 perkutane transluminale Angioplastie transfemoral0.03 transaxillär0.06 Angiokardiographie0.1 Bypass-Operation ausgewählte Fälle2 Notfälle15 Alltag (jährlich): Blitzschlag0.0001 Verkehrsunfall0.014 20 Zigaretten täglich0.05 Drachenfliegen0.2 Beruf (jährlich): Handel0.007 Transport0.04 Landwirtschaft0.07 Bauwesen0.08 Quelle: [10]


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