Vorlesung zu Q11: Bildgebende Verfahren, Strahlenbehandlung, StrahlenschutzVorlesung zu Q11: Bildgebende Verfahren, Strahlenbehandlung, Strahlenschutz

StrahlenschutzStrahlenschutz--

Überlegungen mit Bezug aufÜberlegungen mit Bezug aufÜberlegungen mit Bezug auf Überlegungen mit Bezug auf natürliche und zivilisatorische natürliche und zivilisatorische

StrahlenexpositionStrahlenexpositionStrahlenexpositionStrahlenexposition

Prof. Dr. Willi Kalender, Ph.D.

I tit t fü M di i i h Ph ikInstitut für Medizinische PhysikUniversität Erlangen-Nürnberg

www.imp.uni-erlangen.deDas pdf ist unter http://www.studon.uni-erlangen.de abrufbar!

Der Strahlenschutz in Deutschland ist geregelt durchGesetze Verordnungen Richtlinien und Normen

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 2

Gesetze, Verordnungen, Richtlinien und Normen.

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 3

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 4

Strahlenschutz bedeutet:

J d öti St hl b l tJede unnötige Strahlenbelastung von Mensch und Umwelt

ist zu vermeidenist zu vermeiden.

Jede nötige StrahlenexpositionJede nötige Strahlenexposition ist so gering wie möglich

zu halten.

ALARA-Prinzip:A L A R bl A hi bl !As Low As Reasonably Achievable!

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 5

VorbemerkungenVorbemerkungenggDefinitionen /Definitionen / Überlegungen zur DosisÜberlegungen zur Dosis

Natürliche StrahlenexpositionNatürliche StrahlenexpositionppKosmische StrahlungKosmische StrahlungNatürliche RadionuklideNatürliche Radionuklide

Zivilisatorische StrahlenexpositionZivilisatorische StrahlenexpositionKernkraft, NuklearwaffentestsKernkraft, NuklearwaffentestsTechnische AnwendungenTechnische AnwendungenTechnische AnwendungenTechnische AnwendungenLuftfahrtLuftfahrt u.a.u.a.

Strahlenexposition in der MedizinStrahlenexposition in der MedizinStrahlenexposition in der MedizinStrahlenexposition in der Medizin

RisikobetrachtungenRisikobetrachtungenZ B Wi h h i t d Ri ik b i i Th üb i ht?Z B Wi h h i t d Ri ik b i i Th üb i ht?Z.B.: Wie hoch ist das Risiko bei einer Thoraxübersicht?Z.B.: Wie hoch ist das Risiko bei einer Thoraxübersicht?

Grundsätze des Strahlenschutzes in der MedizinGrundsätze des Strahlenschutzes in der Medizin

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 6

Definitionen„Natürliche“ Exposition: „Natürliche“ Exposition: Strahlung aus natürlichen Quellen, welcher der Mensch Strahlung aus natürlichen Quellen, welcher der Mensch Strahlung aus natürlichen Quellen, welcher der Mensch Strahlung aus natürlichen Quellen, welcher der Mensch seit Urzeiten naturgemäß ausgesetzt istseit Urzeiten naturgemäß ausgesetzt ist(z.B. Kosmische Strahlung, körpereigene Radionuklide)(z.B. Kosmische Strahlung, körpereigene Radionuklide)

„Zivilisatorisch erhöhte natürliche“ Exposition:„Zivilisatorisch erhöhte natürliche“ Exposition:Durch menschliche Gepflogenheiten und technologische Durch menschliche Gepflogenheiten und technologische Hilfsmittel zusätzlich auftretende ExpositionHilfsmittel zusätzlich auftretende Exposition(z.B. Leben in Häusern, Fliegen in 10 km Höhe) (z.B. Leben in Häusern, Fliegen in 10 km Höhe)

„Zivilisatorische“ Exposition:„Zivilisatorische“ Exposition:K li h M h h S hlK li h M h h S hlKünstliche, vom Menschen verursachte StrahlungKünstliche, vom Menschen verursachte Strahlung(z.B. Röntgen in der Medizin, zivile und militärische (z.B. Röntgen in der Medizin, zivile und militärische Nutzung der Kernkraft) Nutzung der Kernkraft)

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 7

DosisbegriffeDosisbegriffeDosisbegriffeDosisbegriffe

Ionendosis I Ionendosis I erzeugte Ladung pro Masseneinheit erzeugte Ladung pro Masseneinheit i C/ki C/kin C/kgin C/kg(alte Einheit: Röntgen, 1 R = 2.58 10(alte Einheit: Röntgen, 1 R = 2.58 10--4 4 C/kg) C/kg)

Energiedosis DEnergiedosis D absorbierte Energie pro Masseneinheitabsorbierte Energie pro MasseneinheitEnergiedosis D Energiedosis D absorbierte Energie pro Masseneinheitabsorbierte Energie pro Masseneinheitin J/kg oder Gy (Gray)in J/kg oder Gy (Gray)(alte Einheit: rad, 1 rad = 0,01 Gy) (alte Einheit: rad, 1 rad = 0,01 Gy)

Äquivalentdosis HÄquivalentdosis H Energiedosis x RBWEnergiedosis x RBW--FaktorFaktorin J/kg oder Sv (Sievert) in J/kg oder Sv (Sievert) (alte Einheit: rem 1 rem = 0 01 Sv)(alte Einheit: rem 1 rem = 0 01 Sv)(alte Einheit: rem, 1 rem 0,01 Sv) (alte Einheit: rem, 1 rem 0,01 Sv)

Effektive Dosis EEffektive Dosis E gewichtete Summe der mittlerengewichtete Summe der mittlerenÄquivalentdosenÄquivalentdosenÄquivalentdosen Äquivalentdosen in J/kg oder Sv (Sievert) in J/kg oder Sv (Sievert) (alte Einheit: rem, 1 rem = 0,01 Sv)(alte Einheit: rem, 1 rem = 0,01 Sv)

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 8

DosisbegriffeDosisbegriffeDosisbegriffeDosisbegriffe

Äquivalentdosis H Äquivalentdosis H qq

Energiedosis x RBWEnergiedosis x RBW--FaktorFaktorin J/kg oder Sv (Sievert)in J/kg oder Sv (Sievert)

H = D x RBWH = D x RBW

RBWRBW l i bi l i h Wi k k i (ICRP 60)l i bi l i h Wi k k i (ICRP 60)RBW RBW -- relative biologische Wirksamkeit (ICRP 60)relative biologische Wirksamkeit (ICRP 60)

= 1= 1 Photonen, ElektronenPhotonen, Elektronen55 P tP t= 5= 5 ProtonenProtonen

= 5 = 5 --2020 NeutronenNeutronen= 20= 20 Alphateilchen, schwere KerneAlphateilchen, schwere Kerne

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 9

Effektive Dosis EEffektive Dosis E= effektive (Ganzkörper= effektive (Ganzkörper--)Äquivalentdosis H)Äquivalentdosis HEE( p( p ) q) q EE

DefinitionDefinition

Summe der gewichteten mittleren Äquivalentdosen in den Summe der gewichteten mittleren Äquivalentdosen in den einzelnen Organen und Geweben des Körpers. einzelnen Organen und Geweben des Körpers.

E E = = ww11 HH11 + w+ w22 HH2 2 + ..... + w+ ..... + wn n HHnn

ΣΣ= = ΣΣ wwii HHiiii

Die Wichtungsfaktoren wDie Wichtungsfaktoren wii ergeben sich aus den relativenergeben sich aus den relativenDie Wichtungsfaktoren wDie Wichtungsfaktoren wii ergeben sich aus den relativen ergeben sich aus den relativen Empfindlichkeiten der einzelnen Organe und Gewebe,Empfindlichkeiten der einzelnen Organe und Gewebe,ermitelt bei gleichförmiger Ganzkörperexposition.ermitelt bei gleichförmiger Ganzkörperexposition.

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 10

Risikoabschätzungen, basierend auf den Daten für die Atombombenüberlebenden in Japan * (ICRP 60)(ICRP 60)

Gewebe oder Organ

Zusätzliche Krebsfälle pro 105 Personen pro 0,1 Sv

Risikokoeffizient in %/Sv

wT für „tissue“ T

10 0 10 0 20Keimdrüsen 10 0,10 0,20rotes Knochenmark 50 0,50 0,12Dickdarm 85 0,85 0,12Lunge 85 0,85 0,12Magen 110 1,10 0,12Blase 30 0,30 0,05, ,weibliche Brust 20 0,20 0,05Leber 15 0,15 0,05Speiseröhre 30 0 30 0 05Speiseröhre 30 0,30 0,05Schilddrüse 8 0,08 0,05Haut 2 0,02 0,01

5 0 05 0 01Knochenoberfläche 5 0,05 0,01Restkörper 50 0,50 0,05Summe 500 5,0 1,0

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 11

* Datenbasis: 75991 Exponierte, 5734 Krebsfälle, 260 mehr als in Kontrollgruppe

Effektive Dosis aus natürlicher StrahlenexpositionEffektive Dosis aus natürlicher StrahlenexpositionEffektive Dosis aus natürlicher StrahlenexpositionEffektive Dosis aus natürlicher StrahlenexpositionBelastung einzelner Organe in mSv/Jahr Belastung einzelner Organe in mSv/Jahr

KeimdrüsenKeimdrüsen 1,11,1MagenMagen--DarmtraktDarmtrakt 1,21,2LeberLeber 1,21,2KnochenmarkKnochenmark 1,61,6LungenLungen 12 012 0 Radon !!!LungenLungen 12,012,0................

Radon !!!

Effektive Dosis Effektive Dosis EE == ww HH + w+ w HH + + w+ + w HHE E = = ww11 HH11 + w+ w22 HH2 2 + ..... + w+ ..... + wn n HHnn

= = 0,20·0,20·1,1 + 1,1 + 0,12·0,12·1,2 + 1,2 + 0,05·0,05·1,2 + 1,2 + 0,12·0,12·1,6 + 1,6 + 0,12·0,12·12,0 + ......12,0 + ......= 2,4 mSv/a= 2,4 mSv/a

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 12

Natürliche StrahlenexpositionNatürliche StrahlenexpositionKosmische Strahl ngKosmische Strahl ngKosmische StrahlungKosmische Strahlung

Teilchenstrahlung und energiereiche Teilchenstrahlung und energiereiche Ph t t hl d W lt llPh t t hl d W lt llPhotonenstrahlung aus dem Weltall Photonenstrahlung aus dem Weltall

ProtonenProtonen 93,0%93,0%HeliumkerneHeliumkerne 6 3%6 3%HeliumkerneHeliumkerne 6,3%6,3%schwere Kerneschwere Kerne 0,7%0,7%

Zusammenprall mit den Molekülen derZusammenprall mit den Molekülen derZusammenprall mit den Molekülen derZusammenprall mit den Molekülen derLufthülle und Auslösung vielfältigerLufthülle und Auslösung vielfältigerSekundärprozesse, z.B. Erzeugung derSekundärprozesse, z.B. Erzeugung derRadionuklideRadionuklide HH--3, Be3, Be--7, C7, C--14 und Na14 und Na--22.22.RadionuklideRadionuklide HH 3, Be3, Be 7, C7, C 14 und Na14 und Na 22.22.

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 13

Kosmische StrahlungKosmische Strahlung

enph

ysik

Kaskadenschauer bei Kaskadenschauer bei Einfall eines Einfall eines hochenergetischen hochenergetischen m

enta

rtei

lche

hochenergetischen hochenergetischen kosmischen Protons in kosmischen Protons in die Erdatmosphäredie Erdatmosphäre

Ker

n-un

d E

lem

Es entstehenEs entstehen-- γγ--Quanten Quanten el

le: M

usio

l, K

-- γγ--Quanten Quanten -- ElektronenElektronen ee––

-- MüonenMüonen μμN kl B iN kl B i

Que

-- Nukleare BausteineNukleare Bausteinep, n, sekundäre Kernep, n, sekundäre Kerne

→ Kosmogene Radionuklide ( )βH3 ( )γBe7 ( )βC14 ( )γβ +Na22

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 14

→ Kosmogene Radionuklide ( )βH ( )γBe ( )βC ( )γβ +Na

Natürliche StrahlenexpositionNatürliche StrahlenexpositionKosmische StrahlungKosmische Strahlung

Der größte Teil der Exposition resultiertDer größte Teil der Exposition resultiertDer größte Teil der Exposition resultiertDer größte Teil der Exposition resultiertaus Gammastrahlung.aus Gammastrahlung.Die Erdatmosphäre schwächt die Die Erdatmosphäre schwächt die Intensität entscheidend.Intensität entscheidend.Intensität entscheidend.Intensität entscheidend.Die Dosis steigt mit der Höhe über dem Die Dosis steigt mit der Höhe über dem Meeresspiegel:Meeresspiegel:

Höhe, kmHöhe, km DosisleistungDosisleistungmSv/amSv/a µSv/hµSv/h

00 0,30,3 --11 0,50,5 --33 1,11,1 --

1010 35 35 44

Beachte: Die Dosis für Flugpersonal Beachte: Die Dosis für Flugpersonal kann signifikant sein (ca. 600 h/a)kann signifikant sein (ca. 600 h/a)

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 15

Natürliche StrahlenexpositionNatürliche StrahlenexpositionNatürliche StrahlenexpositionNatürliche Strahlenexposition

Natürliche RadionuklideNatürliche RadionuklideNatürliche RadionuklideNatürliche Radionuklide

Radionuklide mit relativ kurzer Halbwertszeit:Radionuklide mit relativ kurzer Halbwertszeit:ständig in der Atmosphäre durch kosmischeständig in der Atmosphäre durch kosmischeg pg pStrahlung erzeugt (z.B. HStrahlung erzeugt (z.B. H--3, Be3, Be--7, C7, C--14, Na14, Na--22)22)

Radionuklide mit sehr großer Halbwertszeit:Radionuklide mit sehr großer Halbwertszeit:gg20 Nuklide mit nur einem Zerfallsschritt20 Nuklide mit nur einem Zerfallsschritt(z.B. (z.B. KK--4040, Rb, Rb--87, Se87, Se--82, Te82, Te--123, Sm123, Sm--147)147)3 Nuklide mit Zerfallsreihen3 Nuklide mit Zerfallsreihen(Th(Th--232, U232, U--235, U235, U--238)238)

Radionuklide mit kurzer Halbwertszeit:Radionuklide mit kurzer Halbwertszeit:Z f ll ih tü li h R di klidZ f ll ih tü li h R di klidaus Zerfallsreihen natürlicher Radionuklide aus Zerfallsreihen natürlicher Radionuklide

mit langer Halbwertszeit mit langer Halbwertszeit (z.B. (z.B. RadonRadon aus den 3 obigen Reihen)aus den 3 obigen Reihen)

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 16

Natürliche Natürliche Strahlenexposition:Strahlenexposition: HH HROStrahlenexposition:Strahlenexposition:Terrestrische Terrestrische StrahlungStrahlung BH

HH

HB

HRO

GG O d i l i O d i l i

MD

DThüringer WaldK

Harz

GammaGamma--Ortsdosisleistung Ortsdosisleistung in der BRD (in der BRD (μμSv/h)Sv/h)

N

F

Thüringer Wald

FichtelgebirgeErzgebirge

K

Rhön

SchwarzwaldBayerischer Wald

N

S

g gSB

yM

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 17

Natürliche StrahlenexpositionNatürliche StrahlenexpositionNatürliche RadionuklideNatürliche Radionuklide

im 'Standardmenschen' (70 kg, 20im 'Standardmenschen' (70 kg, 20--30J.)30J.)im Standardmenschen (70 kg, 20im Standardmenschen (70 kg, 20 30J.)30J.)

RadionuklidRadionuklid Aktivität, BqAktivität, BqKK--4040 45004500KK--4040 45004500CC--1414 38003800RbRb--8787 650650PbPb--210 ff210 ff 6060PbPb--210 ff.210 ff. 6060RnRn--220 ff.220 ff. 3030HH--33 2525BeBe--77 2525BeBe 77 2525RnRn--222222 1515sonstigesonstige 77SummeSumme 91129112

Alles ganz natürlich!SummeSumme 91129112

D.h.:D.h.: >9000 radioaktive Zerfälle pro Sekunde>9000 radioaktive Zerfälle pro Sekunde>30 Millionen Zerfälle in dieser Stunde in jedem von uns!>30 Millionen Zerfälle in dieser Stunde in jedem von uns!

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 18

>30 Millionen Zerfälle in dieser Stunde in jedem von uns!>30 Millionen Zerfälle in dieser Stunde in jedem von uns!

Natürliche StrahlenexpositionNatürliche StrahlenexpositionppBelastung einzelner Organe in mSv/Jahr Belastung einzelner Organe in mSv/Jahr

KeimdrüsenKeimdrüsen 1,11,1MagenMagen--DarmtraktDarmtrakt 1,21,2L bL b 1 21 2LeberLeber 1,21,2KnochenmarkKnochenmark 1,61,6LungenLungen 12,012,0 (Radon!!)(Radon!!)gg ,, ( )( )................

Effektive Dosis Effektive Dosis EE == ww11 HH11 + w+ w22 HH22 + ..... + w+ ..... + wnn HHnnE E ww11 HH11 w w22 HH2 2 ..... w ..... wn n HHnn

= = 0,20·0,20·1,1 + 1,1 + 0,12·0,12·1,2 + 1,2 + 0,05·0,05·1,2 + 1,2 + 0,12·0,12·1,6 + 1,6 + 0,12·0,12·12,0 + ......12,0 + ......= 2,4 mSv/a= 2,4 mSv/a

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 19

Natürliche StrahlenexpositionNatürliche Strahlenexposition

StrahlenquellenStrahlenquellen Mittlere effektive Dosis, mSv/a Mittlere effektive Dosis, mSv/a qq ,,vonvon vonvon gesamtgesamtaußen außen inneninnen

kosmische Strahlungkosmische Strahlung 0,30,3 -- 0,30,3terrestrische Strahlungterrestrische Strahlung 0,50,5 -- 0,50,5Inhalation von RadonInhalation von Radon -- 1,31,3 1,31,3,, ,,Inkorporation von RadionuklidenInkorporation von Radionukliden -- 0,3 *0,3 * 0,30,3

SummeSumme 0,80,8 1,61,6 2,42,4

in der BRD: 2,4 mSv/ain der BRD: 2,4 mSv/a (1,0 - 10,0 mSv/a)

** im 'Standardmenschen': >9000 Zerfälle/sim 'Standardmenschen': >9000 Zerfälle/s>30 Millionen Zerfälle/h !!!!!>30 Millionen Zerfälle/h !!!!!

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 20

Zivilisatorische Strahlenexposition IZivilisatorische Strahlenexposition IZivilisatorische Strahlenexposition IZivilisatorische Strahlenexposition I

Medizinischer Einsatz ionisierender StrahlungMedizinischer Einsatz ionisierender Strahlung(ca. 2.00 µ(ca. 2.00 µSvSv/a)/a)

Fallout nach Reaktorunfällen Fallout nach Reaktorunfällen (max. 40 µ(max. 40 µSvSv/a nach Tschernobyl)/a nach Tschernobyl)(max. 40 µ(max. 40 µSvSv/a nach Tschernobyl)/a nach Tschernobyl)

Fallout nach AtombombentestsFallout nach Atombombentests(<10 µ(<10 µSvSv/a durch oberirdische Tests) /a durch oberirdische Tests)

Betrieb von Kernkraftwerken undBetrieb von Kernkraftwerken undBetrieb von Kernkraftwerken undBetrieb von Kernkraftwerken undkerntechnischen Anlagen (<10 µkerntechnischen Anlagen (<10 µSvSv/a)/a)

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 21

Zivilisatorische Strahlenexposition IIZivilisatorische Strahlenexposition II

Technische AnwendungenTechnische Anwendungen ionis. Strahlenionis. Strahlen(<10µSv/a)(<10µSv/a)(<10µSv/a)(<10µSv/a)

Technischer Einsatz radioaktiver StoffeTechnischer Einsatz radioaktiver Stoffe(<10 µSv/a) (<10 µSv/a)

Stö t hlStö t hl D f N h RöV <1 S /hD f N h RöV <1 S /hStörstrahler Störstrahler -- Def. Nach RöV: <1µSv/hDef. Nach RöV: <1µSv/h(z.B. Fernseher, typ. 0,02 µSv/a) (z.B. Fernseher, typ. 0,02 µSv/a)

Flugreisen Flugreisen gg(ca. 1 µSv/a für die BRD)(ca. 1 µSv/a für die BRD)

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 22

Mittlere effektive Jahresdosis durch ionisierende Mittlere effektive Jahresdosis durch ionisierende Strahlung im Jahr 1999: ca. 4,5 mSvStrahlung im Jahr 1999: ca. 4,5 mSv

Natürliche Strahlenquellen (2,4 mSv/a)

Künstliche Strahlenquellen (2,1 mSv/a)

Strahlung im Jahr 1999: ca. 4,5 mSvStrahlung im Jahr 1999: ca. 4,5 mSv

Kosmische Strahlung 0,3 mSv/ag ,

Nahrung 0,3 mSv/aAnwendung radioaktiver Stoffe

Tschernobyl < 0,02 mSv/a

Atombombenfallout < 0 01 S /

Inhalation von Radon und seinen Zerfallsprodukten 1,4 mSv/a

und ionisierender Strahlung in der Medizin 2,0 mSv/a

< 0,01 mSv/a

Forschung, Technik < 0,01 mSv/a

Kerntechnische Anlagen < 0,01 mSv/a

Terrestrische Strahlung 0,4 mSv/a

Berufliche Exposition 0,17 mSv/a

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 23

Mittelwerte für die Bundesrepublik Deutschland

Tausend

Häufigkeit von Röntgenuntersuchungen in der BRDHäufigkeit von Röntgenuntersuchungen in der BRD

20000

24000Tausend

StationärAmbulant

12000

16000

0

4000

8000

0

Brustk

orbied

maßen

Schäd

elirb

elsäu

leund H

üfteter

ventio

nHarn

trakt

auch

raum

DünndarmDick

darmmograp

hiemograp

hieas

sifizi

ertso

nstiges

uchungen

BrGlie

d SWirb

Becke

n un

llung und In

ter H

Bau

hre, M

agen

, Dü Di

Mammog

Computertomog

nicht k

las soZah

nuntersu

c

rterie

ndarstel

lu

Speiserö

hr Co Z

St hl iti i d M di iQ11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 24

Art Strahlenexposition in der Medizin

Strahlenexposition in der MedizinStrahlenexposition in der Medizin

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 25

Typische Expositionswerte in der MedizinTypische Expositionswerte in der Medizin100.0

ff k i D iNuklearmedizinische

Di tikRöntgendiagnostik

DünndarmCT Thorax, Arteriographie

CT Abdomen

Myocard

effektive Dosisin mSv

Diagnostik30.0

Urogramm

CT WS, MagenGehirn

10.0

LWSCT Schädel Skelett

Leber/GalleSchwankungsbreite der natürlichen Umgebungsstrahlung

3.0

MammographieBWS

BeckenAbdomen

Schilddrüse

Lunge

Niere

1.0

Thorax0.3

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 26

0.1 BfS Jahresbericht 1998

Dose Values are no Secret!Dose Values are no Secret!

Typical patient doseTypical patient dose values in MSCT:

E = 10 mSv (1-20 mSv)E = 10 mSv (1-20 mSv)

Germany, 2003

Dose distribution

Germany, 2003

Dose distributioncalculated by Monte Carlo Methodson cadaver scans

Dose Values are no Secret!Dose Values are no Secret!

3D dose distribution If dose distributionis known

Organ doseand eff. Dose E

Scan parameters(CTDI DLP)(CTDI, DLP)are known

k = E/DLP

In general: Effective Dose E = k×DLP

EC Radiation Protection Report N° 154, 2008

Dose Values are no Secret!Dose Values are no Secret!

EC Radiation Protection Report N° 154, 2008

Natural background radiation:Natural background radiation:33 SS //3 3 mSvmSv/y. /y. (range: 1(range: 1--10 10 mSvmSv/y.)/y.)

Senior author: A. Niroomand-Rad

Natural background radiation levelsNatural background radiation levelsNatural background radiation levels Natural background radiation levels “… in “… in RamsarRamsar are approximately 55are approximately 55--200 times higher 200 times higher than that of the global average rate.” (typ. 260 than that of the global average rate.” (typ. 260 mSvmSv/y.)/y.)“ i d l l f h b ti“ i d l l f h b ti“… no increased level of chromosome aberrations.“… no increased level of chromosome aberrations.… It can be concluded that prolonged exposure … … It can be concluded that prolonged exposure … decreases the frequency of chromosome aberration and decreases the frequency of chromosome aberration and the cancer incidence rate.”the cancer incidence rate.”

Strahlenexposition in der MedizinStrahlenexposition in der Medizinpp

Maßnahmen zur Maßnahmen zur DosisreduktionDosisreduktion in der in der RöntgendiagnostikRöntgendiagnostik

ß ö fß ö f1. Alle technischen Maßnahmen ausschöpfen1. Alle technischen Maßnahmen ausschöpfen

2 ALARA (As Low As2 ALARA (As Low As ReasonablyReasonably AchievableAchievable))2. ALARA (As Low As 2. ALARA (As Low As ReasonablyReasonably AchievableAchievable) ) umsetzenumsetzen

3. Indikationsstellung prüfen !!!3. Indikationsstellung prüfen !!!Kontraindikationen: diagnostische Unsicherheit undKontraindikationen: diagnostische Unsicherheit undjuristische / versicherungsrechtliche Absicherungjuristische / versicherungsrechtliche Absicherung

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 31

StrahlenschutzbereicheStrahlenschutzbereicheOrtsdosisOrtsdosis als relevante Größe (als relevante Größe (§§36 StrlSchV 2001):36 StrlSchV 2001):OrtsdosisOrtsdosis als relevante Größe (als relevante Größe (§§36 StrlSchV 2001):36 StrlSchV 2001):

Allgemeines Staatsgebiet: ≤ 1 mSv/8760 h

Betriebsgelände: ≤ 1 mSv/2000 h

Kontrollbereich: > 6 mSv/2000 h

Üb h b i h Überwachungsbereich: > 1 mSv/2000 h

Sperrbereich: > 3 mSv/h 3 mSv/h

Zaun, Hausmauer, 1 Jahr = 24 h/Tag × 365 Tage = 8760 h

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 32

, ,Wand zur Nachbarwohnung, ...1 Jahr = 24 h/Tag × 365 Tage = 8760 h

Arbeitszeit: 50 Wochen × 40 h/Woche = 2000 h

Grundregeln im Strahlenschutz

• Expositionszeit so kurz wie möglich halten!Kurzer Aufenthalt = niedrige DosisKurzer Aufenthalt = niedrige Dosis

Ab t d ß i ö li h h lt !• Abstand so groß wie möglich halten!D.h., das Abstandsquadratgesetz nutzen!

• Abschirmung nutzen!z.B. Baulichen Strahlenschutz, Bleischürzen u.ä.

• Inkorporation von Nukliden vermeiden!z.B. kein Essen, Trinken im Heißlabor

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 33

z.B. kein Essen, Trinken im Heißlabor

Wie können wir das mit einer Wie können wir das mit einer Röntgenuntersuchung verbundene RisikoRöntgenuntersuchung verbundene RisikoRöntgenuntersuchung verbundene Risiko Röntgenuntersuchung verbundene Risiko

abschätzen?abschätzen?

Zum Beispiel für eine Zum Beispiel für eine ThoraxübersichtThoraxübersicht a.pa.p.:.:

O d i HO d i H 300300 SSOrgandosis HOrgandosis HTT = 300 µ= 300 µSvSvEffektive Dosis E = 60 µEffektive Dosis E = 60 µSvSv

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 34

Ansatz für Abschätzungen des PatientenrisikosAnsatz für Abschätzungen des PatientenrisikosSchadensrisiko: Schadensrisiko: R R == aa xx EEOrganrisiko: Organrisiko: RRTT = = aaTT xx HHTT

a a = 5 %/Sv *= 5 %/Sv *aaTT = Geweberisikokoeffizient, %/Sv *= Geweberisikokoeffizient, %/Sv *E E = effektive Dosis, Sv= effektive Dosis, SvHH O d i SO d i SHHTT = Organdosis, Sv= Organdosis, Sv

Beispiel: ThoraxübersichtBeispiel: ThoraxübersichtRR == 0 05 /Sv x 60 µSv = 3 x 100 05 /Sv x 60 µSv = 3 x 10--66RR == 0,05 /Sv x 60 µSv = 3 x 100,05 /Sv x 60 µSv = 3 x 10 66

== ca. 1 : 300.000 ca. 1 : 300.000 RRTT = = 0,0085 /Sv x 300 µSv = 2,55 x 100,0085 /Sv x 300 µSv = 2,55 x 10--66

TT , µ ,, µ ,== ca. 1 : 400.000 ca. 1 : 400.000

* bei Kindern bis 18 J x 2 bei Erwachsenen >70 J x 0 2* bei Kindern bis 18 J x 2 bei Erwachsenen >70 J x 0 2 bei Kindern bis 18 J. x 2, bei Erwachsenen >70 J. x 0,2 bei Kindern bis 18 J. x 2, bei Erwachsenen >70 J. x 0,2

!?!? Sagen Sie dem Patienten, dass sein Risiko, an einem durch die !?!? Sagen Sie dem Patienten, dass sein Risiko, an einem durch die Röntgenaufnahme induzierten Krebs zu sterben, 1 : 300.000 beträgt !?!?Röntgenaufnahme induzierten Krebs zu sterben, 1 : 300.000 beträgt !?!?

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 35

ö tge au a e du e te ebs u ste be , 300 000 bet ägtö tge au a e du e te ebs u ste be , 300 000 bet ägt

Risiko Mortalitätsrate pro Jahr

a) Alltagsrisiken (nachweislich)Blitzschlag 1: 1 000 000Verkehrsunfall 1: 7 100Autofahrer 1: 4 000Radfahrer 1: 8 000Fußgänger 1: 20 00020 Zigaretten täglich 1: 2 00020 Zigaretten täglich 1: 2 000Drachenfliegen 1: 500

b) Berufsrisiken (nachweislich)Handel 1: 14 300Transport 1: 2 600Landwirtschaft 1: 1 350

c) Medizinische Eingriffe (hypothetisch)Röntgen (kollektiv 2 mSv) 1: 10 000(Thoraxübersicht 1: 300 000 pro U.)(CT mit E = 5 mSv 1: 4 000 pro U.)(Narkose 1: 5 000 pro U.)(Angiokardiographie 1: 1 000 pro U.)

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 36

Dual Action of Ionizing RadiationDual Action of Ionizing Radiation

CDeterministic negative effects in the high dose rangeCancer

incidence in the high dose range

Resulting dual-action c r e

The linear no-threshold (LNT) hypothesisNatural

background radiation: curve

Adapted from Feinendegen 1999?normal“

radiation:3.0 mSv(range: 1-10 mSv)

Dose (mSv) 200 400 600

Biopositive effects

„normal?

in the low dose rangeaverage patient dose in CT: 10 mSv

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 37

Kalender WA. Computertomographie. Publicis, Erlangen 2006

D i l f it !Dosis sola facit venenum!Paracelsus, Septem Defensiones, 1564

Nur die Dosis macht das Gift!Nur die Dosis macht das Gift!

Only the dose makes the poison!O y t e dose a es t e po so

Slechts de dosis maakt het gif!

Q11 Vorlesung StrahlenschutzQ11 Vorlesung Strahlenschutz 38

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

ZMPTZentrum für Medizinische Physik und Technik,Erlangen, Henkestr. 91