Niedrigdosiseffekte in der RöntgendiagnostikErgebnisse neuer epidemiologischer Studien

Wolfgang HoffmannInstitut für Community MedicineErnst-Moritz-Arndt Universität Greifswald

11. Fortbildungsseminar der Arbeitsgemeinschaft „Physik und Technik in der bildgebendenDiagnostik“ der Deutschen Röntgengesellschaft e.V., Bremen 22.-23.6.2007

BMU: Umweltradioaktivität und Strahlenbelastung 2001

BfS Umweltradioaktivität und Strahlenbelastung 2003

Frasch et al. (2003) Bericht des Strahlenschutzregisters. BfS, Abb. 4, p 29

BfS: Anzahl der überwachten Personen in medizinischen und nichtmedizinischen Betrieben (1999-2002)

Alters- und Geschlechtsabhängigkeit der beruflich Exponierten im Jahr 2002

19

1129

1878

3953

5951

5823

4659

3942

2608

1446

167

3270

2592

2982

3863

3833

3111

2042

1174

397

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 - 17 18 - 24 25 - 29 30 - 34 35 - 39 40 - 44 45 - 49 50 - 54 55 - 59 60 - 99

Alterskollektive in Jahren

Anz

ahl d

er e

xpon

iert

en P

erso

nen

Alters- und Geschlechtsabhängigkeit der beruflich Strahlenexponierten im Jahr 2002 [BFS 2004]

BfS Umweltradioaktivität und Strahlenbelastung 2003 (2005)

Quantifizierung des Strahlenrisikos- (DNA-)Biochemie ?

- Zellkultur ?- Tierversuch ?- Fallberichte ?

→ Epidemiologie !

(Clinical births) (out-of-hospital births)

Was ist ein „Risiko“

7,3-31,615,81,9-7,63,816,5Raucher (≥ 20 Zig/Tag)

3,3-25,211,41,4-5,22,616,8Raucher (1-19 Zig/Tag)

-3,5-14,54,00,7-2,71,441,2Ex-Raucher

0,6-13,45,81,1-2,51,635,7Gesamtcholesterin/HDL-Cholesterin

2,9-22,210,51,3-4,32,48,3Behandelte Hypertonie

-5,7-9,51,50,6-2,01,116,5Hypertonie Grad II und III

-4,9-8,11,00,7-1,81,124,4Hypertonie Grad I

95 % KIRAP95 % KIHRRPrävalenz

Prävalenz von Risikofaktoren bei der Basisuntersuchung sowie Hazard Rate Ratios (HRR) und Rate Advancement Periods (RAP) für inzidente Herzinfarkte bei Männern (N = 1012)

J. Heidrich et al. (2003). Z Kardiol 92:445-454.

Hypertonie Grad I: systolischer Blutdruck 140-159 mmHgHypertonie Grad II oder III: systolischer Blutdruck >160 mmHgHypercholesterinämie: Gesamtcholesterin/HDL-Cholesterin ≥ 5,5

Was ist ein Risiko ?

J. Heidrich et al. (2003). Z Kardiol 92:445-454.

1

2,4

1,51,9

4,5

5,8

7,9

3,9

2,7

5,8

3,4

4,3

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0 0 1 0 1 1 1

0 0 1 0 1 0 1 1

0 1 0 0 1 1 0 1

HRRHRR bei Additivität

Rauchen (≥1 Zigarette am Tag)

Gesamtcholesterin/HDL-Cholesterin ≥5,5

Art. Hypertonie (≥160/95 mm Hg)

Risikofaktoren-Kombination

Herzinfarktrate/ N Probanden 19/373 14/133 9/110 14/148 10/73 6/35 25/107 10/33

Hazard Rate Ratios (HRR) für Risikofaktor-Kombinationen hinsichtlich der Inzidenz von Herzinfarkten bei Männern (N=1012)

HRR

SCORE – Beteiligte Kohorten

75 %77 %83 %

1968-881974-771980-82

25-684701Spanien

80 %1967-7243-537337Frankreich

? %1978-8719-8053 439Italien

79 %1984-8525-653968Deutschland36 %1980-8425-7510 641Belgien

75 %1970-7347-567435Schweden

74 %1977-9129-809945Dänemark

78 %64 %

1978-801984-87

38-6125-66

7292 12 285

GroßbritannienSchottland

88 %1947-7835-4948 425Norwegen

70 %1975-7737-623325Russland

80 %1972/19771982/1987

24-6437 296Finnland

TeilnehmerrateBeobachtungs-zeiträume

AltersspanneTeilnehmerzahlLand

SCORE-Deutschland

10-Jahres-Risiko für eine tödliche Herz-Kreislauf-Erkrankung - nach Geschlecht, - Alter, - systolischem Blutdruck,- Gesamtcholesterin/HDL-

Cholesterin Verhältnis,- Raucherstatus

Matanoskiet al., 1975

Epidemiologie: ”Klassische” Kollektive

Arbeiter in der Atomindustrie (I)Studie: Arbeiter am Oak Ridge National Laboratory (Wing et al. JAMA 1991)N = 8318 (Einstellungen 1943-1972)Mittlere Dosis (externe γ-Dosis):1,4 mSv

Ergebnisse:• Anstieg erst nach 20 Jahren Exposition

• RF (alle Krebsarten, Mortalität, 20 yr lag): ≈ 385 / 1.000.000 * mSv (nur Leukämie, 10 yr: 37,2)

• RF 10fach größer als Life Span Study (LSS)

BMJ, Volume 331, 9 July 2005, 77-80

Fig 1 Distribution of cumulativeradiation doses among workersincluded in the analyses(N= 407,591; 5.2 mio. person years)

Fig 2 Excess relative risks per Sv for all cancer excluding leukaemia in cohorts with morethan 100 deaths (NPP=nuclear power plants, ORNL=Oak Ridge National Laboratory)

BMJ, Vol. 331, 9 July 2005, 77-80

BMJ, Vol. 331, 9 July 2005, 77-80

BMJ, Vol. 331, 9 July 2005, 77-80

Abstract: 1-2% aller Krebstodesfälle in der Kohorte durch berufliche Strahlenbelastung bedingt (bis zu ca. 1000-2000)

JNCI 94.12(2002), 943-948

Mammakarzinomebei MTA (USA)

Kohorte, N=69.525

RR 2,9 (1,2-7,0) für Tätigkeit < vs. ≥1960

neg. Trend mit Jahrdes Dienstantritts

pos. Trend mit Anzahl Dienstjahre <1950

RR 1,7 (1,0-3,1) fürDurchleuchtg. <1950

Kein Trend mit AnzahlDienstjahre insgesamt

SPINE 25.16(2000), 2052-2063

Organdosis Mammadurch diagn. Rö-US:Mittelw. 108 mSv (0-170 mSv)

5466 Patienten, MW24,7 Rö-US (0-618)(N=138.000)

77 Fälle (erw. 45,6),SMR 1,69 (1,3-2,1)

sign. Trend mit Anzahl der Rö-USsign. Trend mit kum. Dosis

mittl. Follow-up 40 J.

BM

J 328(2004), 19-24, bmj.com

3094 Männer nach Strahlentherapie wg. Hämangiom vor dem 18. LM

Umfangreiche Dosisermittlung (mittl. Organdosis Gehirn < 100, Max.>250 mGy)

High school attendance, military cognitivetests (learning ability, logical reasoning)

Risiken konsistent erhöht (vergl. Tinea capitis)

kein wesentlicher Einfluss von Confoundern

Stat. sign. Trends

Höhere Risiken bei Dosismaximum im Frontalhirn

Mittl. Organdosis kann für Kleinkinder im diagnostischen CT erreicht werden

BM

J 328(2004), 19-24, bmj.com

dic

ac

RöntgenSteigung = 5.21 0.255 x 10-5 [dic/mGy-1]

Dosis-Wirkungsbeziehung für dic in humanen periph. Lymphozyten (0-500 mGy)200 kV- Röntgenstrahlung

(Steigung α =5.21±0.255 x 10-5 [dic/mGy-1]; R2= 0.92, 95 % Konfidenzbereiche für die bedingten MW)

Dosis-Wirkungsbeziehung für dic in humanen periph. Lymphozyten (0-500 mGy)200 kV- Röntgenstrahlung

N=500

N=1000

N=10000N=5000

„Sensitivität“= Nachweis-grenze

Zeitlicher Abfall von dic in menschlichen Lymphozyten

T1/2= 573 (±179) d

T1/2 = 507 (±41) d

T = 117 (±23) dT = 136

(±23) d

Whole-body-doses > 1-2 Gy

Quantitative Nutzen– und Risikoabschätzung

Bp. Screening-Mammographie

nach: H. Jung, Radiologe 41 (2001) 385-395

Mammographiescreening: Abschätzung des Nutzens

Screening mit 40 J.Screening mit 50 J.

Risikogruppe Frauen mit Brustkrebs in der Familie

Risikogruppe Frauen mit Brustkrebs in der Familie

Quantitatives Strahlenisko

Umgang mit dem RisikoRisikokommunikation

Wilhelm Conrad Röntgen* 27.3.1845+ 10.2.1923

Gedenkstein für Röntgenärzte, die an Strahlenfolgen verstarben(im Park des AK St.Georg, Hamburg)

Der Spiegel 30/2002

Strahlenschutz in der Röntgendiagnostik

„… Es erscheint unstrittig, dass eine substanzielle Verringerung der Patientendosis in der medizinischen Diagnostik ohne Beeinträchtigung der Patientenversorgung möglich ist.“

Regulla D et al., Z.Med. Phys. 13(2003), 127-135

Niedrigdosiseffekte in der Röntgendiagnostik - Fazit

Nachweis nur mit Epidemiologie möglich !(große Kohortenstudien, lange Nachbeobachtung)

→ Kein Hinweis auf Schwellendosis→ Kein Hinweis auf DDREF → Rö-Risiko > Hiroshima/Nagasaki (bis ca. 1 Größenordnung)→ neue Endpunkte (benigne Schilddrüsenerkrankungen, ZNS)

Zunehmende Differenzierung der Datenlage(individuelle Sensitivität, Suszeptibilität)- wichtig für Screening !

Neue Daten liegen vor(realistische Dosisbereiche, Endpunkte, Expositionsbedingungen, Strahlen-qualitäten, repräsentative Gruppen, Expositionserfassung, follow-up…)