Radioaktive Strahlung

Radioaktive Strahlung

Biologische Wirkung [Bearbeiten] Alphastrahlung, die von außen auf den menschlichen Körper wirkt, ist relativ ungefährlich, da die Alphateilchen auf Grund ihrer geringen Eindringtiefe überwiegend nur in die oberen, toten Hautschichten eindringen. Ein im Organismus durch Einatmen oder Aufnahme mit der Nahrung eingelagerter Alphastrahler ist dagegen sehr schädlich, da in diesem Fall nicht die toten Hautschichten, sondern lebende Zellen geschädigt werden. Insbesondere die Anreicherung eines mit Alphastrahlung zerfallenden Nuklids in einem Organ führt zu einer hohen Belastung dieses Organs, da dabei eine hohe Strahlendosis ihre schädigende Wirkung auf kleinem Raum und auf wichtige Körperzellen ausübt (Strahlenkrankheit).

Biologische Wirkung [Bearbeiten] Ist der menschliche Körper Betastrahlen ausgesetzt, werden nur Hautschichten geschädigt. Dort kann es aber zu intensiven Verbrennungen und daraus resultierenden Spätfolgen wie Hautkrebs kommen. Sind die Augen exponiert, kann es zur Linsentrübung kommen. Werden Betastrahler in den Körper aufgenommen (inkorporiert), sind hohe Strahlenbelastungen in der Umgebung des Strahlers die Folge. Gut dokumentiert ist Schilddrüsenkrebs als Folge von radioaktivem Iod-131 (131I), das sich in der Schilddrüse sammelt. In der Literatur findet man auch Befürchtungen, dass Strontium-90 (90Sr) zu Knochenkrebs und Leukämie führen kann, da sich Strontium wie Calcium in den Knochen anreichert.

Biologische Wirkung [Bearbeiten] Wird Gammastrahlung in menschlichem, tierischem oder pflanzlichem Gewebe absorbiert, entsteht in der Regel Betastrahlung als Sekundärstrahlung. Deswegen werden Gamma- und Betastrahlung bezüglich ihrer biologischen Wirksamkeit mit dem gleichen Gewichtungsfaktor beurteilt. Die Sekundärstrahlung wechselwirkt wiederum mit dem umgebenden Gewebe unter Produktion weiterer Röntgen- und (energetisch niedrigerer) Betaquanten. Die Folge ist eine ganze Kaskade von Teilchen und das vielfache Brechen chemischer Bindungen, welches technisch als ionisierende Wirkung beschrieben und gemessen wird. Dabei kommt es insbesondere zu Schäden im Erbgut. Die Funktionsfähigkeit der Zellen bleibt hingegen auch bei hohen Strahlendosen zunächst meist erhalten. Sobald aber die Zelle sich teilt oder aus einem anderen Grund eine große Zahl an Proteinen neu produzieren muss, führen die Strahlenschäden im Erbgut zu Problemen. Die Strahlenkrankheit wirkt deswegen erst nach einiger Zeit tödlich, wenn bestimmte, lebenswichtige Zelltypen, die auch beim gesunden Menschen regelmäßig absterben und neu gebildet werden, insbesondere Blutzellen, nicht mehr in ausreichender Zahl vorhanden sind. Alternativ kann es dazu kommen, dass durch die Strahlung nur gering geschädigte Zellen ihre Teilungsfähigkeit behalten, sich aber künftig unkontrolliert teilen und zu bösartigen Tumoren wachsen.

Die folgende Übersicht summiert ausführlicher die bei verschiedenen Dosen auftretenden klinischen Befunde und Symptome nach akuter Ganzkörperbestrahlung analog zur Abb. 2.15: SCHWELLEN- ERSTE KLINISCH FASSBARE STRAHLENDOSIS EFFEKTE (0.2-0.3 Sv) 0.25 Sv Abfall der Blut zirkulierenden Lymphozyten innerhalb von 1–2 Tagen. SUBLETALE VORÜBERGEHENDE STRAHLENKRANKDOSIS HEIT (0.75-1.5 Sv + ) 1 Sv Unwohlsein (Strahlenkater) am ersten Tag möglich. Absinken der Lymphozytenzahl im Verlauf von zwei Tagen auf Werte deutlich unter 1500/mm3. Nach einer Latenzzeit von zwei bis drei Wochen treten Haarausfall, wunder Rachen, Appetitmangel, Diarrhöe, Unwohlsein, Mattigkeit, stecknadelkopfgroße purpurfarbene Hautflecken (Petechien) auf. Bei Männern vorübergehendes Absinken der Spermienproduktion. Meist baldige Erholung. MITTELLETALE SCHWERE STRAHLENKRANKHEIT DOSIS (3-6 Sv + ) 4 Sv Übelkeit und Erbrechen am ersten Tag. Absinken der Lymphozytenzahl bei Dosen um ca. 3 Sv auf Werte unter 1000/mm3, und 57 bei Dosen über 5 Sv fast vollkommenes Verschwinden aus der Blutbahn. Bei Granulozyten zunächst steiler Anstieg, dann steiler Abfall und nach erneutem abortiven kurzen Anstieg ab zweiter Woche wieder Abfall der Werte auf weniger als 2000/mm3. Hauptursache für große Infektionsneigung. - Nach 10 bis 14 Tagen zeigen sich Haarausfall, Appetitmangel, allgemeines Unwohlsein, Diarrhöe, schwere Entzündungen im Mund- und Rachenraum, innere Blutungen (Hämorraghien), Fieber, Petechien, Purpura (größere purpurfarbene Hautflecken). Bei Männern je nach Dosis vorübergehende bis lebenslange Sterilität, bei Frauen Zyklusstörungen. Bei fehlenden Therapiemaßnahmen ist bei Dosen über 5 Sv mit etwa 50 % Todesfällen zu rechnen. Bei spontaner Regeneration Wiederanstieg der Granulozyten etwa Ende der 4. Woche. LETALE TÖDLICHE STRAHLENKRANKHEIT DOSIS (6-10 Sv + ) 7 Sv Übelkeit und Erbrechen nach 1-2 Stunden. Nach drei bis vier Tagen: Diarrhöe, Erbrechen, Entzündungen in Mund und Rachen sowie im Magen-Darmtrakt mit Blutungen (Hämorraghie), Fieber, schneller Kräfteverfall. Bei fehlender Therapie Mortalität fast 100 %.- Bei Dosen über 15 Gy innerhalb einer Woche zunehmend schnell Koma und Tod. Bei Dosen von über 20 Sv treten zunehmend die Symptome des Zusammenbruches des zentralen Nervensystems auf. Je nach Schweregrad kommt es z. B. bei Dosen von etwa 100 Sv innerhalb von Stunden bis zu wenigen Tagen zu Verwirrungszuständen, Krämpfe, Bewusstlosigkeit immer mit tödlichem Ausgang. Die Überwindung einer akuten Strahlenkrankheit ist von der Erholung der betroffenen Zellerneuerungssysteme abhängig 58 und wird von der Zahl der überlebenden und funktionstüchtigen Stammzellen bestimmt. Zum Versagen des Systems kommt es erst beim Zusammenbruch der Zellerneuerung hauptsächlich durch Insuffizienz im Reservoir der Stammzellen. Daher gehört zur Therapie der schweren akuten Strahlenkrankheit auch der Versuch der Transplantation von Stammzellen des blutbildenden Systems. Wenn erfolgreich, gleichen die transplantierten Stammzellen Zellverluste wieder aus und sind in der Lage, die Infektionsabwehr zu stärken, Blutungsneigung zu verringern, und die Erholung von Schäden im Magendarmtrakt zu fördern. Biologische Wirkung [Bearbeiten] Wird Gammastrahlung in menschlichem, tierischem oder pflanzlichem Gewebe absorbiert, entsteht in der Regel Betastrahlung als Sekundärstrahlung. Deswegen werden Gamma- und Betastrahlung bezüglich ihrer biologischen Wirksamkeit mit dem gleichen Gewichtungsfaktor beurteilt. Die Sekundärstrahlung wechselwirkt wiederum mit dem umgebenden Gewebe unter Produktion weiterer Röntgen- und (energetisch niedrigerer) Betaquanten. Die Folge ist eine ganze Kaskade von Teilchen und das vielfache Brechen chemischer Bindungen, welches technisch als ionisierende Wirkung beschrieben und gemessen wird. Dabei kommt es insbesondere zu Schäden im Erbgut. Die Funktionsfähigkeit der Zellen bleibt hingegen auch bei hohen Strahlendosen zunächst meist erhalten. Sobald aber die Zelle sich teilt oder aus einem anderen Grund eine große Zahl an Proteinen neu produzieren muss, führen die Strahlenschäden im Erbgut zu Problemen. Die Strahlenkrankheit wirkt deswegen erst nach einiger Zeit tödlich, wenn bestimmte, lebenswichtige Zelltypen, die auch beim gesunden Menschen regelmäßig absterben und neu gebildet werden, insbesondere Blutzellen, nicht mehr in ausreichender Zahl vorhanden sind. Alternativ kann es dazu kommen, dass durch die Strahlung nur gering geschädigte Zellen ihre Teilungsfähigkeit behalten, sich aber künftig unkontrolliert teilen und zu bösartigen Tumoren wachsen.