Für die Rechtfertigung einer medizinischen Strahlenanwendung ist zur Nutzen-Risiko-Abwägung auch die Abschätzung der Strahlenexposition erforderlich.
2018 wurden in Deutschland rund 130 Millionen Röntgenuntersuchungen durchgeführt .
So wie sich die Untersuchungen unterschiedlich auf die Verfahren verteilen, so variieren auch die durchschnittlichen Dosisbedarfe der Verfahren und die kollektiven Dosen.
Die zahnmedizinischen Röntgenaufnahmen machten im Jahre 2018 rund 39% aller Untersuchungen aus, verursachten jedoch gerade 0,3 % der kollektiven Dosis. Ursächlich ist die ausgesprochen geringe Einzeldosis (< 0,01 mSv). Die Computertomographiemachte hingegen nur 10 % aller Untersuchungen aus, verursachte jedoch 68 % der kollektiven Dosis (je nach Untersuchung und ausgewählten Parametern bis zu 20 mSv; mittlere Dosis 5,9 mSv) und bei den Angiographien und Interventionen waren es bei 3 % aller Untersuchungen 17 % der kollektiven Dosis.
Die Anzahl der Mammographieaufnahmen nahm von 2007 bis 2010 um ca. 35 % zu und ist seitdem weitgehend konstant – bedingt durch die Einführung des Mammographiescreenings.
Die CT-Untersuchungen haben zwischen 2007 und 2018 im ambulanten kassenärztlichen Bereich um 25 % und im stationären Sektor sogar um 80 % zugenommen – obwohl auch die Zahl der MRT-Untersuchungen angestiegen ist. CT und MRT sind jetzt gleichauf.
/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.png00Lennart/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.pngLennart2024-08-12 20:06:362026-01-05 17:52:02Abschätzung der Strahlenexposition des Patienten und deren Bedeutung.
Biologische Bedeutung hat Strahlung dann, wenn sie aufgrund ihres Charakters in der Lage ist, biologische Strukturen zu verändern. Das ist bei ionisierender Strahlung der Fall.
Die Definition der stochastischen und deterministischen Schäden beschreibt, auf welche Weise der Organismus geschädigt wurde.
Für das Verständnis der organischen Auswirkungenionisierender Strahlung ist die Definition des stochastischen und des deterministischen Strahlenschadens hilfreich. Mit ihr werden die Folgen am Organismus danach eingeteilt, ob der Schaden zufällig (stochastisch) oder vorbestimmbar (deterministisch) auftritt. Mit dieser scheinbar banalen Definition sind spezifische Betrachtungen und Erkenntnisse für die Diagnostik und die Therapie mit ionisierenden Strahlen verbunden.
/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.png00Lennart/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.pngLennart2024-08-12 19:58:382025-07-22 12:16:34Stochastische und deterministische Strahlenschäden
Vereinzelte Schäden der Erbsubstanz, die bspw. zu Krebs führen können, aber nicht müssen, werden als stochastische, als Zufallsschäden bezeichnet.
Typisch für stochastische Schäden ist, dass sie bei geringer Dosis auftreten. Es keinen Schwellenwert und der Schaden tritt zufällig auf. Da stochastische Schäden bei sehr geringen Strahlendosen anzutreffen sind, sind sie ein Thema in der Diagnostik.
Je nachdem bei wem ein Schaden manifest wird, ob beim unmittelbar exponierten autaken Körper, beim Fötus oder durch die Schädigung der Keimbahn erst bei einer Folgegeneration, werden Schäden unterschiedlich eingeordnet.
Somatische Schäden betreffen den Körper des Bestrahlten, genetische Schäden betreffen die Keimbahn und wirken sich erst in einer Folgegeneration aus und teratogene Schäden betreffen das ungeborene und unreife Leben und führen typischerweise zu Fehlbildungen. Bei der Exposition einer Person können alle Schadentypen parallel auftreten.
/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.png00Lennart/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.pngLennart2024-08-12 19:55:572025-07-22 12:12:48Somatische, genetische und teratogene Schäden
Die relative biologische Wirksamkeit vermittelt einen Eindruck von der biologischen Wirkung von Strahlung.
Definiert ist der Begriff der relativen biologischen Wirksamkeit, RBW durch das Dosisverhältnis der Referenzstrahlung zu der zu untersuchenden Strahlung – und das bei einer ausgesuchten und gleichen biologischen Wirkung. Man spricht in diesem Zusammenhang von der isoeffektiven Dosis – also einer numerisch ggf. voneinander abweichenden Dosis mit jedoch gleicher biologischer Wirkung.
Viele DNA-Schäden können mit hoher Präzision beseitigt werden – doch nicht alle. Klinische Folgen müssen dennoch nicht resultieren.
Entscheidend für etwaige Folgen von DNA-Schäden ist, welcher Teil der DNA betroffen ist und welcher Schaden zurück bleibt. So können strahleninduzierte lose DNA-Enden den programmierten Zelltod, die Apoptose auslösen – ggf. binnen Stunden. Zudem können mitotische Störungen für die Zelle tödlich sein, wenn die Chromosomen-Segregation, also die Aufteilung der Chromosomen betroffen ist.
Theoretisch können aber auch spezifische Funktionsdefizite auftreten; dadurch nämlich, dass Enzyme oder Strukturproteine nicht mehr richtig gebildet werden und so zur tödlichen Schädigung der Zelle führen. Dies ist allerdings ein eher unwahrscheinliches Ereignis. Schließlich sind nur 2-3% der DNA kodierend.
/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.png00Lennart/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.pngLennart2024-08-12 19:52:332025-07-22 12:02:10Folgen von DNA-Schäden
Schäden an der Erbsubstanz treten auch ohne äußere Noxen auf. Die Zelle hat dafür effiziente Reparatursysteme.
DNA-Schäden treten bereits physiologisch auf. DNA-Schäden entstehen zudem durch externe Einflüsse wie ionisierende Strahlung und chemische Noxen, zu denen normale Umwelteinflüsse, aber auch Chemotherapeutika zählen.
Im Detail kann man zwar viele verschiedene DNA-Schäden beschreiben, die durch ionisierende Strahlung verursacht werden. Im Wesentlichen gibt es aber nur fünf Grundtypen und ihre Kombinationen:
Basenmodifikationen, die häufig auch die Wasserstoffbrückenbindung zwischen den DNA-Halbsträngen verändern
Verluste einzelner Basen, die die Codestruktur darstellen
Strangbrüche, bei denen ein oder beide DNA-Stränge durchbrochen sind
DNA-Vernetzungen – mit DNA oder Proteinen und komplexe bzw. kombinierte Schäden.
Je geringer ein Schaden ist, um so zuverlässiger funktioniert die Reparatur.
/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.png00Lennart/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.pngLennart2024-08-12 19:51:442025-07-22 11:59:43DNA-Schäden und Reparatur
Abschätzung der Strahlenexposition des Patienten und deren Bedeutung.
Für die Rechtfertigung einer medizinischen Strahlenanwendung ist zur Nutzen-Risiko-Abwägung auch die Abschätzung der Strahlenexposition erforderlich.
2018 wurden in Deutschland rund 130 Millionen Röntgenuntersuchungen durchgeführt .
So wie sich die Untersuchungen unterschiedlich auf die Verfahren verteilen, so variieren auch die durchschnittlichen Dosisbedarfe der Verfahren und die kollektiven Dosen.
Die zahnmedizinischen Röntgenaufnahmen machten im Jahre 2018 rund 39% aller Untersuchungen aus, verursachten jedoch gerade 0,3 % der kollektiven Dosis. Ursächlich ist die ausgesprochen geringe Einzeldosis (< 0,01 mSv). Die Computertomographie machte hingegen nur 10 % aller Untersuchungen aus, verursachte jedoch 68 % der kollektiven Dosis (je nach Untersuchung und ausgewählten Parametern bis zu 20 mSv; mittlere Dosis 5,9 mSv) und bei den Angiographien und Interventionen waren es bei 3 % aller Untersuchungen 17 % der kollektiven Dosis.
Die Anzahl der Mammographieaufnahmen nahm von 2007 bis 2010 um ca. 35 % zu und ist seitdem weitgehend konstant – bedingt durch die Einführung des Mammographiescreenings.
Die CT-Untersuchungen haben zwischen 2007 und 2018 im ambulanten kassenärztlichen Bereich um 25 % und im stationären Sektor sogar um 80 % zugenommen – obwohl auch die Zahl der MRT-Untersuchungen angestiegen ist. CT und MRT sind jetzt gleichauf.
Wirkungsphase
Von der ionisierenden Strahlung bis zum klinischen Effekt am Organismus reicht eine Wirkungskette, die in Phasen gegliedert werden kann.
Die Energieübertragung im Rahmen der Ionisation stellt die physikalische Phase dar und ist der erste von mehreren Schritten. Ihr folgen die radiochemische Phase, die biochemische Phase und die biologische Phase.
Strahlenbiologische Grundlagen
Biologische Bedeutung hat Strahlung dann, wenn sie aufgrund ihres Charakters in der Lage ist, biologische Strukturen zu verändern. Das ist bei ionisierender Strahlung der Fall.
Teilchenstrahlung wird ebenso wie Röntgen- und Gammastrahlung vom menschlichen Körper mehr oder weniger absorbiert. Ab etwa 10 Elektronenvolt kann es zur Ionisation kommen.
Stochastische und deterministische Strahlenschäden
Für das Verständnis der organischen Auswirkungen ionisierender Strahlung ist die Definition des stochastischen und des deterministischen Strahlenschadens hilfreich. Mit ihr werden die Folgen am Organismus danach eingeteilt, ob der Schaden zufällig (stochastisch) oder vorbestimmbar (deterministisch) auftritt. Mit dieser scheinbar banalen Definition sind spezifische Betrachtungen und Erkenntnisse für die Diagnostik und die Therapie mit ionisierenden Strahlen verbunden.
Stochastische Strahlenschäden
Vereinzelte Schäden der Erbsubstanz, die bspw. zu Krebs führen können, aber nicht müssen, werden als stochastische, als Zufallsschäden bezeichnet.
Typisch für stochastische Schäden ist, dass sie bei geringer Dosis auftreten. Es keinen Schwellenwert und der Schaden tritt zufällig auf. Da stochastische Schäden bei sehr geringen Strahlendosen anzutreffen sind, sind sie ein Thema in der Diagnostik.
Somatische, genetische und teratogene Schäden
Je nachdem bei wem ein Schaden manifest wird, ob beim unmittelbar exponierten autaken Körper, beim Fötus oder durch die Schädigung der Keimbahn erst bei einer Folgegeneration, werden Schäden unterschiedlich eingeordnet.
Somatische Schäden betreffen den Körper des Bestrahlten, genetische Schäden betreffen die Keimbahn und wirken sich erst in einer Folgegeneration aus und teratogene Schäden betreffen das ungeborene und unreife Leben und führen typischerweise zu Fehlbildungen. Bei der Exposition einer Person können alle Schadentypen parallel auftreten.
Relative biologische Wirksamkeit
Die relative biologische Wirksamkeit vermittelt einen Eindruck von der biologischen Wirkung von Strahlung.
Definiert ist der Begriff der relativen biologischen Wirksamkeit, RBW durch das Dosisverhältnis der Referenzstrahlung zu der zu untersuchenden Strahlung – und das bei einer ausgesuchten und gleichen biologischen Wirkung. Man spricht in diesem Zusammenhang von der isoeffektiven Dosis – also einer numerisch ggf. voneinander abweichenden Dosis mit jedoch gleicher biologischer Wirkung.
Linearer Energietransfer
Strahlung kann Ionisationen geballt oder räumlich verteilt verursachen. Der Lineare Energietransfer beschreibt dies.
Der lineare Energietransfer beschreibt die durchschnittliche Energieübertragung der jeweiligen ionisierenden Strahlung auf ihrem Weg durch das Gewebe.
Energieübertragung bedeutet zugleich Absorption von Energie in der von der Strahlung getroffenen Materie.
Die Maßeinheit für den linearen Energietransfer, also die Energieübertragung, ist das Kiloelektronenvolt pro Mikrometer (KeV/µm).
Folgen von DNA-Schäden
Viele DNA-Schäden können mit hoher Präzision beseitigt werden – doch nicht alle. Klinische Folgen müssen dennoch nicht resultieren.
Entscheidend für etwaige Folgen von DNA-Schäden ist, welcher Teil der DNA betroffen ist und welcher Schaden zurück bleibt. So können strahleninduzierte lose DNA-Enden den programmierten Zelltod, die Apoptose auslösen – ggf. binnen Stunden. Zudem können mitotische Störungen für die Zelle tödlich sein, wenn die Chromosomen-Segregation, also die Aufteilung der Chromosomen betroffen ist.
Theoretisch können aber auch spezifische Funktionsdefizite auftreten; dadurch nämlich, dass Enzyme oder Strukturproteine nicht mehr richtig gebildet werden und so zur tödlichen Schädigung der Zelle führen. Dies ist allerdings ein eher unwahrscheinliches Ereignis. Schließlich sind nur 2-3% der DNA kodierend.
DNA-Schäden und Reparatur
Schäden an der Erbsubstanz treten auch ohne äußere Noxen auf. Die Zelle hat dafür effiziente Reparatursysteme.
DNA-Schäden treten bereits physiologisch auf. DNA-Schäden entstehen zudem durch externe Einflüsse wie ionisierende Strahlung und chemische Noxen, zu denen normale Umwelteinflüsse, aber auch Chemotherapeutika zählen.
Im Detail kann man zwar viele verschiedene DNA-Schäden beschreiben, die durch ionisierende Strahlung verursacht werden. Im Wesentlichen gibt es aber nur fünf Grundtypen und ihre Kombinationen:
Je geringer ein Schaden ist, um so zuverlässiger funktioniert die Reparatur.