Ionisierende Strahlung schädigt das Gewebe auf unterschiedliche Art, in Abhängigkeit von der Strahlendosis, der Dauer der Exposition, der Art der Strahlung und dem betroffenen Körperteil. Die Symptome können lokal (z. B. Verbrennungen) oder systemisch (z. B. akutes Strahlensyndrom) sein. Die Diagnose wird durch Informationen über die Vorgeschichte der Exposition und die Symptome gestellt, aber manchmal auch durch Strahlungsdetektoren, die verwendet werden, um Radionuklidbelasatung zu lokalisieren und zu identifizieren. Strahlenexponierte Personen können je nach dem Grad der Neutropenie und dem Vorhandensein von Komorbiditäten in Gruppen mit niedrigem und hohem Risiko eingeteilt werden. Die Behandlung konzentriert sich auf damit assoziierte traumatische Verletzungen, eine Dekontamination, unterstützende Maßnahmen und eine Minimierung der Exposition der Mitarbeiter des Gesundheitswesens. Patienten mit schwerer akuter Strahlenkrankheit erhalten eine umgekehrte Isolierung, antimikrobielle und entzündungshemmende Mittel und Knochenmarkunterstützung. Patienten, die innerlich mit bestimmten Radionukliden kontaminiert sind, erhalten Aufnahmehemmer oder Komplexbildner. Die Prognose wird zunächst durch die vergangene Zeit zwischen der Exposition und dem Ausbruch von Symptomen, die Schwere dieser Symptome und durch die Lymphozyten während der ersten 24–72 Stunden bestimmt.
Ionisierende Strahlung wird von radioaktiven Elementen ausgesendet und von Geräten wie Röntgen- und Strahlentherapieapparaten.
Strahlungsarten
Strahlung umfasst
Energiereiche elektromagnetische Wellen (Röntgenstrahlen, Gammastrahlen)
Teilchen (Alpha-Teilchen, Beta-Teilchen, Neutronen)
Alpha-Teilchen sind energetische Heliumkerne, ausgesandt von verschiedenen radioaktiven Atomen (z. B. Plutonium, Radium, Uran), die nur bis zu einer geringen Tiefe in die Haut eindringen können (< 0,1 mm).
Beta-Teilchen sind hochenergetische Elektronen, die von Kernen unstabiler Atome ausgesandt werden (z. B. Cäsium-137, Jod-131). Diese Partikel können tiefer in die Haut eindringen (1–2 cm) und sowohl epitheliale als auch subepitheliale Schäden verursachen.
Neutronen sind elektrisch neutrale Teilchen, die vom Kern einiger weniger Radionuklide (z. B. Californium-252) ausgestoßen werden und in Kernteilungsreaktionen erzeugt wurden (z. B. in nuklearen Reaktoren); die tiefe ihres Gewebeeindringens variiert von wenigen Millimetern bis zu einigen Dutzend Zentimetern, abhängig von deren Energie. Sie kollidieren mit den Kernen der stabilen Atomen, was zur Emission von energiereichen Protonen, Alpha- und Beta-Teilchen und Gamma-Strahlung führt.
Gamma-Strahlung und Röntgenstrahlung sind elektromagnetische Strahlungen (d. h. Photonen) von sehr kurzen Wellenlängen, die tief in das Gewebe eindringen können (mehrere Zentimeter). Während einige Photonen ihre gesamte Energie in den Körper abgeben, können andere Photonen der gleichen Energie nur einen Bruchteil ihrer Energie abgeben, während andere den Körper ohne eine Interaktion vollständig passieren können.
Wegen dieser charakteristischen Merkmale verursachen Alpha- und Betateilchen die meisten Schäden, wenn radioaktive Elemente, die sie emittieren, sich innerhalb des Körpers (innere Kontamination) oder, im Falle einer Betaemission, direkt darauf befinden; nur das Gewebe in unmittelbarer Nähe des Radionuklids ist betroffen. Gamma- und Röntgenstrahlen können Schäden in großer Entfernung von ihren Quellen verursachen und sind normalerweise verantwortlich für das akute Strahlensyndrom. Akute Strahlensyndrome können durch eine ausreichende Dosis einiger intern abgelagerter Radionuklide verursacht werden, die in Geweben und Organen weit verbreitet sind und eine hohe spezifische Aktivität aufweisen. Zum Beispiel hat Polonium-210 (Po-210) eine spezifische Aktivität von 166 Terabecquerel pro Gramm (TBq/g) und 1 mcg (etwa die Größe eines Salzkorns) von Po-210 liefert eine Ganzkörperdosis von 50 Sv (~ 20 mal die mittlere letale Dosis).
Strahlungsmessung
Zu den üblichen Maßeinheiten gehören das Röntgen, das Rad und das Rem. Das Röntgen (R) ist die Einheit zur Messung einer Exposition gegenüber Röntgen- oder Grammastrahlen in der Luft. Die absorbierte Strahlungsdosis (Rad) ist die absorbierte Menge dieser Strahlungsenergie pro Einheit der Masse. Weil biologischer Schaden pro Rad mit dem Strahlentyp variiert (er ist höher bei Neutronen als bei X- oder Gammastrahlung), wird die Dosis in Rad durch einen Qualitätsfaktor der Strahlungsart korrigiert; die daraus resultierende äquivalente Dosis ist das Röntgen-Equivalent Man (Rem). Außerhalb den USA und in der wissenschaftlichen Literatur werden Internationales System-Einheiten verwendet, bei denen das Rad durch das Gy und das Rem durch das Sievert (Sv) ersetzt wird; 1 Gy = 100 Rad und 1 Sv = 100 Rem. Rad und Rem (und damit Gy und Sv) sind im Wesentlichen gleichwertig (d. h. die Qualitätskriterien sind gleich 1) in der Beschreibung von Röntgenstrahlen, Gamma- oder Betastrahlung.
Die Menge (Quantität) der Radioaktivität wird in Bezug auf die Anzahl von Kernzerfällen (Transformationen) pro Sekunde ausgedrückt. Das Becquerel (Bq) ist die Internationales Einheitensystem der Radioaktivität; eine Bq ist 1 Zerfall pro Sekunde (DPS). Die herkömmliche Einheit Curie (Ci) wird manchmal noch in den Vereinigten Staaten verwendet, wo ein Curie 37 Milliarden Bq entspricht. Dies entspricht 37.000 Megabecquerel (MBq) oder 37 Gigabecquerel (GBq).
Arten der Exposition
Eine Strahlenexposition kann entstehen durch
Kontamination
Bestrahlung
Unter radioaktiver Kontamination versteht man den unbeabsichtigten Kontakt mit radioaktivem Material und dessen Retention, gewöhnlich als Staub oder Flüssigkeit. Kontamination kann auf zwei Arten geschehen:
Äußerlich
Innerlich
Äußere Kontamination befindet sich auf der Haut oder Kleidung, von der das radioaktive Material abfallen oder abgerieben werden kann und dann andere Menschen und Objekte kontaminiert. Innerliche Kontamination ist radioaktives Material innerhalb des Körpers, das versehentlich durch Verschlucken, Einatmen oder durch Risse in der Haut eindringen kann. Sobald es im Körper ist, kann radioaktives Material an verschiedene Stellen transportiert werden (z. B. in das Knochenmark), wo es weiterhin Strahlung freisetzt, bis es entfernt wird oder zerfällt.
Innere Kontamination ist schwieriger zu eliminieren. Obwohl eine innere Kontamination prinzipiell mit jedem Radionuklid möglich ist, kam in den bisherigen historischen Fällen, in denen Kontaminationen eine erhebliche Gefahr für die Patienten darstellten, eine relativ geringe Anzahl von Radionukliden vor wie Phosphor-32, Kobalt-60, Strontium-90, Cäsium-137, Jod-131, Radium-226, Uran-235, Uran-238, Plutonium-238, Plutonium-239, Polonium-210 und Americium-241.
Irradiation ist die Exposition gegenüber Strahlung, jedoch nicht gegenüber radioaktivem Material (d. h. es ist liegt keine Kontamination vor). Strahlenexposition kann ohne die Quelle der Strahlung (z. B. radioaktive Stoffe, Röntgenapparat) in Kontakt mit der Person kommen. Wenn die Quelle der Strahlung entfernt oder ausgeschaltet ist, endet die Exposition. Die Irradiation kann den ganzen Körper einbeziehen, wa, wenn die Dosis hoch genug ist, systemische Symptome und die sog. Strahlenkrankheit auslösen kann, oder einen kleinen Teil des Körpers (z. B. durch Strahlentherapie), was lokale Symptome hervorrufen kann. Betroffene Personen geben nach Irradiation keine Strahlung ab, d. h. sie werden nicht radioaktiv.
Quellen der Exposition
Quellen können natürlich vorkommen oder künstlich (siehe Tabelle Durchschnittliche jährliche Strahlenexposition in den USA).
Der Mensch ist ständig einer niedrigen Konzentration natürlicher Strahlung ausgesetzt (die sogenannte Hintergrundstrahlung). Hintergrundstrahlung kommt aus der kosmischen Strahlung und von radioaktiven Elementen in Luft, Wasser und Erde. Kosmische Strahlung konzentriert sich an den Polen durch das Erdmagnetfeld und wird durch die Atmosphäre abgemildert. Somit ist die Strahlenbelastung für Menschen in den hohen Breitengraden oder in großen Höhen oder während eines Fluges am größten. Terrestrische Quellen externer Bestrahlung erfolgen in erster Linie aufgrund der Gegenwart von radioaktiven Elementen mit Halbwertszeiten vergleichbar mit dem Alter der Erde (~ 4 500 000 000 Jahre). Insbesondere Uran-238 und Thorium-232 sowie mehrere Dutzend ihrer radioaktiven Nachkommen und ein radioaktives Isotop von Kalium (K-40) sind in vielen Gesteinen und Mineralien vorhanden. Kleine Mengen dieser Radionuklide sind in der Nahrung, Wasser und Luft und tragen zur inneren Belastung bei, da diese Radionuklide ausnahmslos in den Körper eingebracht werden. Der Großteil der Dosis von von innen eingebauten Radionukliden kommt von Radioisotopen von Kohlenstoff (C-14) und Kalium (K-40), und weil diese und andere Elemente (stabile und radioaktive Formen) ständig im Körper durch Ingestion und Inhalation aufgefüllt werden, gibt es etwa 7000 Atome, die jede Sekunde im Körper dem radioaktiven Zerfall unterzogen werden.
Interne Belastung durch das Einatmen von radioaktiven Isotopen des Edelgases Radon (Rn-222 und Rn-220), die ebenfalls aus der Uran (U-238)-Zerfallsreihe gebildet werden, macht den größten Teil (73%) des Durchschnitts der in der amerikanischen Bevölkerung pro Kopf natürlich vorkommenden Strahlendosis aus. Auf die kosmische Strahlung entfallen 11%, auf radioaktive Elementen im Körper 9% und auf die externe terrestrische Strahlung 7%. In den USA erhalten die Menschen eine durchschnittliche effektive Dosis von etwa 3 Millisievert (mSv) pro Jahr aus natürlichen Quellen (Bereich ~0,5 bis 20 mSv/Jahr). Doch in manchen Teilen der Welt erhalten die Menschen > 50 mSv/Jahr. Die Dosen aus natürlicher Hintergrundstrahlung sind viel zu niedrig, um Strahlenschäden zu verursachen, sie können zu einer leichten Erhöhung des Krebsrisikos führen, auch wenn manche Experten der Ansicht sind, das kein steigendes Risiko bestünde.
In den USA erhalten die Menschen im Durchschnitt etwa 3 mSv pro Jahr aus künstlichen Quellen, wovon die überwiegende Mehrheit aus der medizinischen Bildgebung stammt. Bei einer Pro-Kopf-Basis ist die Strahlenbelastung von medizinischer Bildgebung bei CT und Nuklearkardiologie am größten. Allerdings strahlen die medizinischen Diagnoseverfahren selten Dosen ab, die ausreichen, um zu Verletzungen zu führen, obwohl es einen kleinen theoretischen Anstieg des Krebsrisikos gibt. Ausnahmen können bestimmte verlängerte fluoroskopisch geführte interventionelle Verfahren sein (z. B. endovaskuläre Rekonstruktion Gefäßembolisation, kardiale und tumor- Radiofrequenzablation); diese Verfahren haben in der Vergangenheit Verletzungen der Haut und der darunter liegenden Gewebe verursacht. Strahlentherapie kann auch eine Schädigung von einigen gesunden Geweben nahe dem Zielgewebe verursachen.
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Ein sehr kleiner Teil der Exposition der durchschnittlichen Bevölkerung ergibt sich aus Strahlungsunfällen und radioaktivem Niederschlag von Atomwaffentests. Bei Unfällen kann es sich um Industriestrahlen, industrielle Röntgenstrahlen und Kernreaktoren handeln. Diese Unfälle geschehen häufig durch Nichtbeachtung der Sicherheitsvorschriften (z. B. vergessene Verriegelungen). Strahlenschäden wurden auch durch verlorene oder gestohlene medizinische oder industrielle Stoffe, die große Mengen von Radionukliden enthalten, verursacht. Menschen, die eine medizinische Versorgung für diese Verletzungen in Anspruch nehmen, wissen möglicherweise nicht, dass sie Strahlung ausgesetzt waren.
Unbeabsichtigte Freisetzungen radioaktiver Stoffe sind aufgetreten, einschließlich von der Three Mile Island in Pennsylvania im Jahr 1979, dem Reaktor von Tschernobyl in der Ukraine im Jahr 1986 und dem Fukushima Daiichi Kernkraftwerk in Japan im Jahr 2011.
Die Exposition von Three Mile Island war minimal, weil es keine Verletzung des Sicherheitsbehälters, wie er in Tschernobyl aufgetreten ist und keine Wasserstoffexplosion wie in Fukushima gab. Menschen, die innerhalb von 1,6 km von Three Mile Island leben, erhielten höchstens etwa 0,08 mSv (ein Bruchteil von dem, was aus natürlichen Quellen in einem Monat empfangen wird).
Im Gegensatz dazu, erhielten die 115.000 Menschen, die schließlich aus der Gegend um das Kernkraftwerk Tschernobyl evakuiert wurden eine durchschnittliche effektive Dosis von 30 mSv und eine durchschnittliche Schilddrüsendosis von etwa 490 mGy. Menschen, die in der Tschernobyl-Anlage zum Zeitpunkt des Unfalls gearbeitet hatten, erhielten deutlich höhere Dosen. Mehr als 30 Arbeiter und Rettungskräfte starben innerhalb weniger Monate nach dem Unfall und viele weitere erlitten akute Strahlenerkrankung. Geringe Kontaminationen, die von diesem Unfall ausgingen, wurde noch in weiter Entfernung gemessen, wie z. B in Europa, Asien, und sogar (in geringerem Ausmaß) Nordamerika. Die durchschnittliche kumulative Exposition für die allgemeine Bevölkerung in verschiedenen betroffenen Regionen von Belarus, Russland und der Ukraine über einen 20-Jahres-Zeitraum nach dem Unfall wurde auf ca. 9 mSv geschätzt.
Das Erdbeben und der Tsunami in Japan im Jahr 2011 führten zur Freisetzung radioaktiver Stoffe in der Umgebung aus mehreren Reaktoren des Fukushima Daiichi Kernkraftwerks. Es gab keine schwerwiegenden strahlenbedingten Verletzungen bei den Vor-Ort-Arbeitern. Unter fast 400.000 Einwohnern in der Präfektur Fukushima war die geschätzte effektive Dosis (basierend auf Interviews und Dosisrekonstruktion-Modellierung) < 2 mSv für 95% der Menschen, und < 5 mSv für 99,8%. Die WHO Schätzungen lagen etwas höher wegen der absichtlich konservativen Annahmen hinsichtlich Exposition. Die effektive Dosis in Präfekturen, die nicht unmittelbar benachbart zu Fukushima liegen, wurde auf zwischen 0,1 bis 1 mSv geschätzt, und die Dosis für die Bevölkerung außerhalb Japans war vernachlässigbar (< 0,01 mSv).
Die größte Strahlenbelastung für die Bevölkerung ergab sich nach der Detonation von zwei Atombomben über Japan im August 1945, bei der etwa 110.000 Menschen durch das unmittelbare Trauma der Explosion und der Hitze starben. Eine viel kleinere Anzahl (< 1000) von Todesfälle aufgrund von strahleninduziertem Krebs sind in den darauf folgenden 70 Jahren aufgetreten. Laufende Überwachung der Gesundheit der Überlebenden bleibt eine der wichtigsten Quellen der Schätzungen der strahleninduzierten Krebsrisikos.
Obwohl von mehreren kriminellen Fällen einer vorsätzlicher Kontamination von Personen berichtet wurde, fand eine Strahlenbelastung von Menschen aufgrund von terroristischen Aktivitäten bisher nicht statt, was aber nicht bedeutet, dass keine Gefahr besteht. Ein mögliches Szenario ist die Verwendung einer Vorrichtung, um eine Umgebung durch Verbreitung radioaktiven Materials zu verseuchen (z. B. von einer ausgesonderten radioaktiven oder industriellen Quelle von Cäsium-137 oder Cobalt-60). Ein Strahlungsausbreitungseinrichtung (RDD), die konventionelle Sprengstoffe verwendet, wird als eine schmutzige Bombe bezeichnet. Andere terroristische Szenarien umfassen die Verwendung versteckter Strahlungsquellen, um ahnungslose Menschen hohen Dosen von Strahlung auszusetzen, einen Angriff auf einen Atomreaktor oder auf ein radioaktives Materiallager oder das Zünden einer Atombombe (z. B. einer selbstgebauten Atombombe, einer gestohlenen Waffe)
Pathophysiologie der Strahlenbelastung und Kontamination
Ionisierende Strahlung kann DNA, RNA und Proteine direkt schädigen, aber häufiger ist die Schädigung dieser Moleküle indirekt, verursacht durch hochreaktive freie Radikale, die durch die Interaktion von Strahlung mit intrazellulären Wassermolekülen hervorgerufen werden. Hohe Strahlungsdosen können den Zelltod verursachen, und niedrigere Dosen können die endogenen molekularen Reparatursysteme, die Homöostase und die Zellproliferation beeinträchtigen. Die Schädigung dieser und anderer Zellkomponenten kann eine progressive Gewebehypoplasie, Atrophie und schließlich Fibrose zur Folge haben. Inzwischen ist jedoch klar, dass die Zelltötung allein viele Gewebereaktionen nicht erklären kann, da diese Reaktionen auch von komplexen Vorgängen abhängen, zu denen entzündliche, chronisch-oxidative und Immunreaktionen sowie Schäden am Gefäßsystem und an der extrazellulären Matrix gehören. Im Allgemeinen gehen frühe Reaktionen, z. B. in der Haut und im Magen-Darm-Trakt, mit dem Absterben der Stamm- bzw. frühen Vorläuferzellen einher, die die reifen funktionellen Zellen im Gewebe versorgen, sowie mit Entzündungsreaktionen. Andererseits sind Spätreaktionen (z. B. in Lunge, Nieren und Gehirn) mit komplexen und dynamischen Interaktionen zwischen mehreren Zelltypen in den Geweben und Organen verbunden und umfassen infiltrierende Immunzellen, die Produktion von Zytokinen und Wachstumsfaktoren, oft in anhaltenden, zyklischen Kaskaden, und chronischen oxidativen Stress.
Einflussfaktoren auf die Reaktion
Die biologische Reaktion auf Strahlung variiert je nach
Strahlenempfindlichkeit des Gewebes
Dosis
Dosisrate
Dauer der Exposition
Grad der Entzündungsreaktion
Das Alter des Patienten
Komorbiditäten
Vorhandensein von genetischen DNA-Reparaturdefekt-Störungen (z. B. Ataxia teleangiectatica, Bloom-Syndrom, Fanconi-Anämie)
Zellen und Gewebe unterscheiden sich in ihrer Strahlenempfindlichkeit. Im Allgemeinen sind undifferenzierte Zellen und Zellen mit einem hohen mitotischen Anteil (z. B. Stammzellen, Krebszellen) besonders anfällig für Bestrahlung. Da Strahlung sich meist sehr schnell abbaut und dabei sehr schnell teilende Stammzellen über die reifen, resistenteren Zellen verteilt, gibt es typischerweise eine Latenzzeit zwischen der Strahlenbelastung und einer offenkundigen Strahlenkrankheit. Eine Verletzung zeigt sich erst, wenn ein bedeutender Anteil der reifen Zellen durch natürliche Seneszenz stirbt und sie wegen des Verlusts an Stammzellen nicht ersetzt werden können.
Empfindliche Zellen in ungefährer absteigender Reihenfolge von sehr empfindlich bis zu kaum empfindlich sind:
Lymphoidzellen
Keimzellen
Proliferierende Knochenmarkzellen
Intestinale Epithelzellen
Epidermale Stammzellen
Leberzellen
Epithel der Lungenbläschen und Gallenwege
Nieren-Epithelzellen
Endothelzellen (Brust- und Bauchfell)
Bindegewebszellen
Knochenzellen
Muskel-, Gehirn- und Rückenmarkszellen
Die Schwere der Verletzungen durch Strahlung hängt von der Dosis und der Dauer, während der sie abgegeben wird, ab. Eine hohe, einzelne schnelle Dosis kann mehr Schaden anrichten als die gleiche Dosis über Wochen oder Monate verteilt. Die Dosis-Wirkungs-Kurve hängt auch von dem Anteil der exponierten Körperfläche ab. Die Folge sind schwerwiegende Krankheiten, und Tod ist nach einer Ganzkörperbestrahlung mit > 4,5 Gy innerhalb eines kurzen Intervalls (Minuten bis Stunden) möglich; jedoch können Zehntel-Gy gut toleriert werden, wenn sie über eine lange Zeit an kleine Gewebestellen verabreicht werden (z. B. als Karzinomtherapie).
Andere Faktoren können die Empfindlichkeit gegenüber Strahlungsschäden erhöhen. Kinder sind anfälliger für Strahlenschäden, weil sie eine höhere Zellproliferation haben. Menschen, die homozygot für das Ataxia teleangiectatica-Gen sind, zeigen eine stark erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Strahlungsbelastung. Erkrankungen wie Störungen des Bindegewebes und Diabetes können Empfindlichkeit gegenüber Strahlung erhöhen. Einige Medikamente und Chemotherapeutika (z. B. Actinomycin D, Doxorubicin, Bleomycin, 5-Fluorouracil, Methotrexat) können ebenfalls die Empfindlichkeit gegenüber Strahlenschäden erhöhen. Einige Chemotherapeutika (z. B. Doxorubicin, Etoposid, Paclitaxel, Epirubicin), Antibiotika (z. B. Cefotetan), Statine (z. B. Simvastatin) und pflanzliche Präparate können Wochen bis Jahre nach der Bestrahlung an der gleichen Stelle eine entzündliche Hautreaktion hervorrufen (Strahlen-Recall) (1).
Krebserzeugende, teratogene und vererbbare Wirkungen
Strahleninduzierte genetische Schäden an somatischen Zellen können zu bösartigen Veränderungen führen, während eine Exposition in der Gebärmutter zu teratogenen Effekten führen kann und eine Schädigung von Keimzellen die theoretische Möglichkeit von übertragbaren genetischen Defekten erhöht.
Eine langwierige Ganzkörper-Exposition gegenüber 0,5 Gy erhöht scheint das lebenslange Risiko eines durchschnittlichen Erwachsenen für einen Tod durch Krebs von ca 22% auf etwa 24,5% zu erhöhen, ein 11%iger Anstieg des relativen Risikos, aber nur eine 2,5%ige Erhöhung des absoluten Risikos. Die Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken, ist bei den üblichen Dosen (d. h. bei Hintergrundstrahlung und typischen bildgebenden Untersuchungen [siehe Risiken ionisierender Strahlung]) sehr viel geringer und kann bei Null liegen. Schätzungen für ein erhöhtes Risiko von strahleninduziertem Krebs infolge der typischerweise niedrigen Dosen, die Menschen in der Nähe von Reaktorvorfällen wie Fukushima erfahren haben, wurden durch Extrapolation nach unten von bekannten Wirkungen viel höherer Dosen erzielt. Der sehr kleine resultierende theoretische Effekt wird durch eine große Population multipliziert, was eine beunruhigende Anzahl der zusätzlichen Krebstoten zu ergeben scheint. Die Gültigkeit einer solchen Extrapolationen kann nicht bestätigt werden, weil die angenommene Risikoerhöhung zu klein ist, um in epidemiologischen Studien festgestellt zu werden, und die Möglichkeit, dass es kein erhöhtes Krebsrisiko durch diese Exposition gibt, kann nicht ausgeschlossen werden.
Kinder sind anfälliger, weil sie eine höhere Anzahl von zukünftigen Zellteilungen und eine längere Lebensdauer haben, während der sich Krebs manifestieren kann. Es wird geschätzt, dass eine CT des Abdomens bei einem 1-Jahr-alten Kind, das absolute Lebenszeitrisiko Krebs zu entwickeln um etwa 0,1% erhöht. Radionuklide, die in spezifischen Geweben eingelagert werden, sind an diesen Stellen potenziell krebserregend (z. B. führte der Chernobyl-Reaktorunfall zu einer erhöhten substanziellen radioaktiven Jodaufnahme aufgrund von Konsum kontaminierter Milch und als Folge traten Fälle von Schilddrüsenkrebs unter Kindern auf).
Der Fetus ist besonders anfällig für hochdosierte Strahlung. Bei Dosierungen von < 100 mGy, sind teratogene Wirkung unwahrscheinlich. Das fetale Risiko einer Bestrahlung in den typischen Dosen, die bei bildgebenden Untersuchungen üblich sind, denen sich schwangere Frauen in der Regel unterziehen, ist sehr klein im Vergleich zu dem allgemeinen Risiko von Geburtsschäden (2 bis 6% sichtbar bei der Geburt) und dem möglichen diagnostischen Nutzen der Untersuchung. Das erhöhte Risiko der Entwicklung von Krebs aufgrund der In-utero Strahlenbelastung ist in etwa das gleiche wie das nach Strahlenexposition von Kindern, das etwa 2 bis 3 mal das Risiko von Erwachsenen von 5%/Sv beträgt.
Die potenziellen Risiken von Strahlenbelastung geben Anlass zu reiflicher Überlegung über die Notwendigkeit (oder Alternativen zu) von bildgebenden Untersuchungen mit Strahlung, die Optimierung der Strahlenbelastung für Habitus und die klinische Fragestellung, sowie die Aufmerksamkeit auf die Verwendung der richtigen Strahlenschutzverfahren, insbesondere bei Kindern und schwangere Frau.
Schäden an Keimzellen führen, wie gezeigt werden konnte, zu Missbildungen bei Nachkommen von stark bestrahlten Tieren. Allerdings wurden keine hereditären Auswirkungen bei Kindern gefunden, deren Eltern Strahlung ausgesetzt waren, auch nicht bei den Kindern der Überlebenden der Atombombenexplosion in Japan oder den Kindern von Krebsüberlebenden, die mit Radiotherapie behandelt wurden. Die mittlere Dosis an den Eierstöcken betrug ~ 0,5 Gy und den Hoden 1,2 Gy.
Hinweis zur Pathophysiologie
1. Balter S, Hopewell JW, Miller DL, et al: Fluoroscopically guided interventional procedures: A review of radiation effects on patients' skin and hair. Radiology 254(2):326-341, 2010. doi:10.1148/radiol.2542082312
Symptome und Beschwerden bei Strahlenbelastung und Kontamination
Die klinische Manifestation hängt davon ab, ob der ganze Körper der Strahlenexposition ausgesetzt ist (akutes Strahlensyndrom) oder ob nur ein kleiner Teil des Körpers betroffen ist (fokale Strahlenschäden).
Akutes Strahlensyndrom (ARS)
Nachdem der ganze Körper oder ein großer Teil des Körpers eine hohe Dosis von penetrierender Strahlung erhalten hat, können mehrere verschiedene Syndrome auftreten:
Zerebrovaskuläres Syndrom
Gastrointestinale (GI) Syndrome
Hämatopoietisches Syndrom
Diese Syndrome durchlaufen drei verschiedene Phasen:
Prodromalphase (Minuten–2 Tage nach der Exposition): Lethargie und gastrointestinale Symptome (Übelkeit, Appetitlosigkeit, Erbrechen, Durchfall) sind möglich.
Latente asymptomatische Phase (Stunden bis 21 Tage nach der Exposition)
Offensichtliche systemische Erkrankungsphase (Stunden bis > 60 Tage nach der Exposition): die Krankheit wird durch die wichtigsten betroffenen Organsysteme klassifiziert.
Welches Syndrom sich entwickelt, wie schwer es ist, und wie schnell sie fortschreitet, hängt von der Strahlendosis ab (siehe Tabelle Auswirkungen durch äußere Ganzkörperbestrahlung oder innerliche Absorption). Symptome und Zeitverlauf sind für eine bestimmte Strahlendosis weitgehend konstant; daher können sie eingesetzt werden, um die Strahlenexposition schätzen zu helfen.
Das zerebrovaskuläre Syndrom, das Hauptmerkmal von extrem hohen Ganzkörperstrahlendosen (> 30 Gy), hat immer einen tödlichen Ausgang. Die Symptome der Krankheit entwickeln sich innerhalb von Minuten bis zu einer Stunde nach der Exposition. Es gibt nur eine kurze oder keine Latenzphase. Patienten entwickeln Tremor, epileptische Anfälle, Ataxie, intrazerebrales Ödem und sterben innerhalb von Stunden oder innerhalb von 1–2 Tagen.
Das gastrointestinale Syndrom ist das Hauptmerkmal nach Ganzkörperdosen von etwa 6–30 Gy. Prodromale Symptome, oftmals deutlich ausgeprägt, entwickeln sich innerhalb von 1 Stunde und verschwinden innerhalb von 2 Tagen. Während der Latenzzeit von 4–5 Tagen sterben gastrointestinale Mukosazellen ab. Auf den Zelltod folgen eine therapierefraktäre Übelkeit, Erbrechen und Diarrhö, was zu schwerwiegender Dehydrierung und Elektrolytschwankungen, vermindertem Plasmavolumen und vaskulärem Kollaps führt. Es kann auch zu Nekrosen der Darmschleimhaut führen, was für Darmperforation, Bakterämie und Sepsis prädisponiert. Der tödliche Ausgang ist gewöhnlich die Folge; Patienten, die > 10 Gy erhalten haben, können zerebrovaskuläre Symptome haben, was auf eine letale Dosis hindeutet. Bei Überlebenden tritt das hämatopoetische Syndrom auf.
Das hämatopoetische Syndrom ist das Hauptmerkmal nach Ganzkörperdosen von etwa 1–6 Gy und besteht in einer allgemeinen Panzytopenie. Ein mildes Prodromalstadium kann nach 1–6 h beginnen und 24–48 h anhalten. Knochenmarkstammzellen werden deutlich aufgestockt, aber reife Blutzellen im Umlauf sind weitgehend unberührt. Zirkulierende Lymphozyten sind eine Ausnahme, und eine Lymphopenie kann innerhalb weniger Stunden nach der Exposition sichtbar werden. Wenn die im Umlauf befindlichen Zellen altersbedingt absterben, werden sie nicht in ausreichender Zahl ersetzt, was zur Panzytopenie führt. So ist der Patient während der Latenzphase von bis zu 4,5 Wochen nach einer Dosis von 1-Gy symptomlos, während die Beeinträchtigung der Hämatopoese fortschreitet. Die Gefahr von verschiedenen Infektionen als Folge der Neutropenie und der verringerten Antikörperproduktion ist erhöht (am stärksten nach 2–4 Wochen). Es entwickeln sich Petechien und Schleimhautblutungen infolge der Thrombozytopenie, die sich innerhalb von 3–4 Wochen entwickeln und über Monate andauern können. Eine Anämie entwickelt sich langsam, weil die zuvor bestehenden Erythrozyten eine längere Überlebenszeit als die Leukozyten und die Blutplättchen haben. Überlebende haben eine erhöhte Inzidenz von strahleninduziertem Krebs einschließlich Leukämie.
Kutane Strahlenschäden Schädigungen der Haut und des darunter liegenden Gewebes durch akute Strahlendosen ab 3 Gy (siehe Tabelle Fokale Strahlenschäden). Kutane Strahlenschäden können bei akuten Strahlensyndromen oder bei fokaler Strahlenexposition auftreten und reichen von leichten transienten Erythemen bis hin zu Nekrosen. Zu den verzögerten Auswirkungen (> 6 Monate nach der Exposition) gehören Hyperpigmentierung und Hypopigmentierung, progressive Fibrose und diffuse Teleangiektasien. Dünne atrophische Haut kann leicht durch schwache mechanische Traumata geschädigt werden. Strahlenexponierte Haut ist mit einem erhöhten Risiko von Plattenepithelkarzinomen verbunden. Insbesondere sollte die Möglichkeit einer Strahlenbelastung bei Patienten mit nicht heilenden Brandwunden ohne vorherige thermische Schädigung in Betracht gezogen werden.
Fokale Strahlenschäden
Strahlung kann nahezu in jedem Organ sowohl akute als auch chronische Schädigungen hervorrufen (siehe Tabelle Fokale Strahlenschäden). Bei den meisten Patienten entstehen diese Strahlenschäden durch Strahlentherapie. Zu anderen häufigen Quellen der Exposition gehören unbeabsichtigter Kontakt mit ungesicherten Lebensmittelstrahlern, Strahlentherapiegeräten, Röntgen-Beugung Ausrüstung und andere industrielle oder medizinische Strahlenquellen, die in der Lage sind, eine hohe Dosisleistung zu erbringen. Auch eine längere Exposition gegenüber Röntgenstrahlen während bestimmter interventioneller Eingriffe, die unter Durchleuchtungskontrolle durchgeführt werden, kann zu einer Strahlenschädigung der Haut führen. Strahleninduzierte Wunden oder Geschwüre brauchen oft Monate oder Jahre, um sich vollständig zu entwickeln. Patienten mit schweren kutanen Strahlenschäden haben starke Schmerzen und benötigen oft einen chirurgischen Eingriff.
Diagnose von Strahlenbelastung und Kontamination
Symptome, Schweregrad und symptomatische Latenzzeit
Serielle absolute Lymphozytenzahl und Serumamylasespiegel
Die Diagnose wird durch die Geschichte der Exposition, durch Symptome und Beschwerden, sowie durch Labortests gestellt. Informationen über Beginn, zeitlichen Verlauf und Schwere der Symptome können helfen, die Strahlendosis zu bestimmen und die richtige Behandlung für die Patienten je nach der Wahrscheinlichkeit von möglichen Folgesymptomen auszuwählen. Allerdings sind einige Prodromalsymptome (z. B. Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Zittern) unspezifisch und können auch auf andere Ursachen hinweisen. Viele Patienten ohne ausreichende Exposition, die zu einem akuten Strahlensyndrom führen könnte, begeben sich mit ähnlichen, unspezifischen Symptomen in Behandlung, vor allem nach einem Terroranschlag oder einem Reaktorunfall, wenn die Angst groß ist.
Nach akuter Strahlenexposition wird ein vollständiges Blutbild (CBC) mit Differentialdiagnose und Berechnung der absoluten Lymphozytenzahl durchgeführt und 24, 48 und 72 Stunden nach der Exposition wiederholt, um die anfängliche Strahlendosis und Prognose abzuschätzen (siehe Tabelle Beziehung zwischen absoluter Lymphozytenzahl, Strahlendosis und Prognose). Die Beziehung zwischen Dosis und Lymphozyten kann durch körperliche Verletzungen verändert werden, welche die Lymphozyten aus den Zwischenräumen in das Gefäßsystem verschieben, wodurch die Lymphozytenzahl erhöht wird (1, 2). Dieser stressbezogene Anstieg ist vorübergehend und verschwindet in der Regel innerhalb von 24–48 Stunden nach dem körperlichen Insult. Dieser vorübergehende Anstieg der Lymphozytenzahl kann zu einer falsch optimistischen Prognose führen, bis die Lymphozytenzahl abfällt. Ein komplettes Blutbild wird wöchentlich zur Überwachung der Knochenmarkaktivität und nach Bedarf abhängig vom klinischen Verlauf erstellt. Serumamylasespiegel steigt in einer dosisabhängigen Weise beginnend 24 Stunden nach erheblicher Strahlenbelastung, so werden die Spiegel zu Studienbeginn und danach täglich gemessen. Andere Laboruntersuchungen sind durchzuführen, wenn möglich.
Spiegel des C-reaktiven Proteins (CRP): CRP steigt mit Strahlendosis; Spiegel ist vielversprechend, um zwischen minimal und stark exponierten Patienten zu unterscheiden.
Citrullin-soiegel im Blut: Sinkende Citrullin- Spiegel zeigen gastrointestinale Schäden.
fms-verwandte Tyrosinkinase 3 (FLT-3) Ligand-Spiegel im Blut: FLT-3 ist ein Marker für hämatopoetische Schädigung.
Interleukin-6 (IL-6): Dieser Entzündungsmarker ist bei höheren Strahlendosen erhöht.
Quantitativer Granulozyten-Kolonie-stimulierender-Faktor (G-CSF)-Test: Spiegel bei höheren Strahlendosen erhöht.
Zytogenetische Studien mit mehr als Dispersionsindex: Diese Studien werden verwendet, um die Teilkörperexposition zu bewerten.
Radioaktive Kontamination
Wenn eine Kontamination vermutet wird, sollte der gesamte Körper mit einem Geiger-Müller-Zählrohr (Geigerzähler) überprüft werden, um die Lage und das Ausmaß der äußeren Kontamination zu identifizieren. Zusätzlich werden Nasenlöcher, Ohren, Mund und eventuelle Wunden mit feuchten Tupfern gesäubert und dann mit dem Geiger-Zähler analysiert, um eine mögliche interne Kontamination zu erkennen. Urin, Stuhl und Erbrochenes sollten ebenfalls auf Radioaktivität getestet werden, wenn eine innere Kontamination vermutet wird.
Literatur zur Diagnose
1. Toft P, Tønnesen E, Helbo-Hansen HS, et al: Redistribution of granulocytes in patients after major surgical stress. APMIS 102(1):43-48, 1994. doi: 10.1111/j.1699-0463.1994.tb04843.x
2. DeRijk R, Michelson D, Karp B, et al: Exercise and circadian rhythm-induced variations in plasma cortisol differentially regulate interleukin-1 beta (IL-1 beta), IL-6, and tumor necrosis factor-alpha (TNF alpha) production in humans: high sensitivity of TNF alpha and resistance of IL-6. J Clin Endocrinol Metab82(7):2182-2191, 1997. doi: 10.1210/jcem.82.7.4041
Prognose bei Strahlenbelastung und Kontamination
Ohne medizinische Versorgung beträgt die LD50/60 (tödliche Dosis für 50% der Patienten innerhalb von 60 Tagen) für eine Ganzkörperbestrahlung ca. 3 Gray; eine Exposition von > 6 Gray ist nahezu immer letal. Bei einer Strahlung von < 6 Gy ist ein Überleben umgekehrt proportional zur Gesamtdosis möglich. Die Zeit bis zum Tod verkürzt sich mit der Höhe der Dosis. Der Tod kann beim zerebrovaskulären Syndrom innerhalb von Stunden oder wenigen Tagen und beim gastrointestinalen Syndrom meist innerhalb von 2 Tagen bis mehrere Wochen eintreten. Beim hämatopoetischen Syndrom kann der Tod aufgrund einer Superinfektion oder starker Hämorrhagien innerhalb von 4–8 Wochen auftreten. Patienten, die Ganzkörperdosen von < 2 Gy ausgesetzt waren, sollten sich innerhalb eines Monats vollständig erholen, obwohl Langzeitfolgen (z. B. Karzinome) auftreten können.
Mit medizinischer Versorgung, ist LD-50/60 6 Gy. Gelegentlich haben Patienten Strahlungen bis zu 10 Gy überlebt. Wesentliche Begleiterkrankungen, Verletzungen und Verbrennungen verschlechtern die Prognose.
Behandlung von Strahlenbelastung und Kontamination
Als Erstes: Behandlung von schweren traumatischen Verletzungen oder lebensbedrohlichen Erkrankungen
Minimierung der Kontamination und Strahlenbelastung für Beschäftigte im Gesundheitswesen
Behandlung von externer und interner Kontamination
Manchmal spezifische Maßnahmen für bestimmte Radionuklide
Vorsichtsmaßnahmen für und Behandlung von geschwächtem Immunsystem
Minimieren Sie die Entzündungsreaktion
Unterstützende Behandlung
Mit der Strahlenexposition können Verletzungen (z. B. infolge von Explosionen, Verbrennungen oder Stürzen) einhergehen. Ein assoziiertes Trauma ist unmittelbar lebensbedrohlicher als eine Strahlenexposition und muss zügig behandelt werden (siehe Vorgehen beim Traumapatienten: Beurteilung und Behandlung). Die Notfalltherapie darf bei den Polytraumatisierten nicht durch Warten auf Strahlentherapieausstattung und -personal verzögert werden. Die allgemeinen Eigenschutzvorkehrungen, die routinemäßig bei der Traumatherapie angewandt werden, schützen das Team in der Intensivstation ausreichend.
Umfangreiche, zuverlässige Informationen über Prinzipien von Strahlungsverletzungen, einschließlich dem Umgang damit, finden sich auf der Website des US Department of Health and Human Services Radiation Event Medical Management. Diese Informatioenn können von einem Computer oder einem Smartphone mit Internetverbindung heruntergeladen werden, wenn durch einen Strahlungsunfall die Verbindung mit dem Internet unterbrochen ist. Konsens-Leitlinien für die optimale Behandlung von akuten Strahlensyndromen (ARS) wurden von einem internationalen Expertengremium entwickelt, das von der Weltgesundheitsorganisation einberufen wurde, um die Qualität der Belege für verschiedene Behandlungsrichtlinien zu prüfen (siehe Tabelle Management von akuten Strahlensyndromen [ARS]).
Tipps und Risiken
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Vorbereitung
Die gemeinsame Kommission schreibt vor, dass alle Krankenhäuser Handlungsanweisungen haben und dass die Mitarbeiter darin geschult werden, mit Patienten umzugehen, die mit gefährlichem Material, einschließlich radioaktivem Material, kontaminiert sind. Die Identifizierung einer radioaktiven Kontamination bei einem Patienten sollte dessen Isolierung in einem bestimmten Bereich (wenn möglich), seine Dekontamination und die Benachrichtigung des Strahlenschutzbeauftragten, der Beamten des Gesundheitsamtes, von Spezialmannschaften für Gefahrgut sowie von Gesetzesvollzugsbehörden, die zur Untersuchung der Radioaktivitätsquelle geeignet sind, folgen.
Falls sinnvoll, können die Oberflächen der Behandlungsbereiche mit Plastikfolie abgedeckt werden, um die Dekontamination der Anlage zu erleichtern. Dieses Präparat sollte niemals Vorrang vor Erbringung medizinischer Stabilisierungsverfahren haben. Müllbehälter (mit der Aufschrift „Vorsicht, radioaktives Material“), Behälter mit Proben und Geigerzähler sollten prompt zur Verfügung stehen. Alle Ausstattungen, die mit dem Zimmer oder mit dem Patienten in Kontakt gekommen sind (inkl. Notfallausrüstungen) sollten isoliert bleiben, bis bestätigt ist, dass die Kontamination nicht mehr vorhanden ist. Eine Ausnahme ist eine Unfallsituation mit vielen Menschen, in welchem Fall leicht verschmutzte kritische Ausrüstung wie Hubschrauber, Krankenwagen, Behandlungszimmer und Röntgenstation, CT-Raum und chirurgische Einrichtungen so schnell und so weit wie möglich dekontaminiert werden und wieder in Betrieb genommen werden müssen.
Das bei einer Behandlung oder beim Transport von Patienten beteiligte Personal sollte den üblichen Vorsichtsmaßnahmen folgen und Hauben, Masken, Kleider, Handschuhe und Überschuhe tragen. Benutzte Kleidung sollte in besonders beschriftete Säcke oder Container gelegt werden. Dosimeter sollten zur Überwachung der Strahlenbelastung getragen werden. Das Personal sollte gewechselt werden, um die Belastung so niedrig wie möglich zu halten; schwangeres Personal ist von der Behandlungszone fernzuhalten.
Aufgrund der geringen Bestrahlungsstärke der meisten kontaminierten Patienten kann für medizinisches Personal, das sich für diese Patienten einsetzt, kaum Dosen über die standardisierte Obergrenze für Beschäftigte von 0,05 Sv/Jahr erwartet werden. Selbst in dem extremen Fall des Tschernobyl-Reaktorunfalls wurde bei medizinischem Personal, das Patienten im Krankenhaus behandelte < 0,01 Sv gemessen. Verschiedene maßgebliche Quellen deuten darauf hin, dass eine Dosis von bis zu 0,5 Gy als ein akzeptables Risiko für lebensrettende Tätigkeit betrachtet werden kann.
Äußerliche Dekontamination
Typischer Ablauf und Prioritäten sind
Entfernung von Kleidung und Schmutzresten
Dekontamination von Wunden vor der Dekontamination intakter Haut
Als Erstes Reinigung der am stärksten kontaminierten Gebiete
Verwendung eines Strahlungsmessgerätes, um den Fortschritt der Dekontamination zu überprüfen
Weitergehende Dekontamination bis zu Bereichen, die eine Strahlung von unter 2- bis 3-mal der Hintergrundstrahlung aufweisen oder wo keine signifikante Reduktion durch Dekontaminationsanstrenungen zu erwarten ist.
Die Kleider werden vorsichtig entfernt, um die Verbreitung der Kontamination zu minimieren, und in eigens dafür markierte Container gelegt. Die Entfernung der Kleider beseitigt ca. 90% der äußeren Kontamination. Fremdkörper sollten als kontaminiert betrachtet werden, bis sie durch ein Strahlungsmessgerät geprüft werden.
Kontaminierte Wunden werden vor intakter Haut entgiftet, sie werden mit Kochsalzlösung schonend gewaschen und mit einem chirurgischen Schwamm abgerieben. Minimales Débridement der Wundränder kann stattfinden, wenn es Restkontamination nach mehreren Reinigungsversuchen gibt. Ein Debridement über den Wundrand hinaus ist nicht erforderlich, obwohl eingebettete radioaktive Splitter sehr hohe Strahlenexpositionsraten haben können und daher mit einer langen Pinzette oder einem ähnlichen Gerät entfernt und in einen Bleibehälter gelegt werden sollten.
Die kontaminierte Hautoberfläche und das Haar wird mit lauwarmem Wasser und mildem Reinigungsmittel gesäubert, bis die Radioaktivität auf Werte unterhalb der doppelten bis dreifachen Hintergrundstrahlung abgesenkt ist (einem Strahlenmesssgerät zufolge) oder bis die nachfolgenden Waschungen die Kontaminationskonzentration nicht mehr wesentlich weiter reduzieren. Während der Waschungen werden alle Wunden mit Plastikfolie abgedeckt, um das Eindringen von radioaktivem Material zu verhindern. Es darf fest gerieben werden, jedoch sollte die Haut nicht verletzt werden. Gewöhnlich sollte besonderes Augenmerk auf Fingernägel und Hautfalten gelegt werden. Haare, die kontaminiert bleiben, werden mit einer Schere oder Haarschneidemaschine entfernt; Rasieren sollte jedoch vermieden werden. Herbeigeführtes Schwitzen (z. B. mit einem Gummihandschuh über einer kontaminierten Hand) kann helfen, verbleibende Kontamination der Haut zu entfernen.
Verbrennungen werden sanft gespült und nicht geschrubbt, da das Schrubben die Schwere der Verletzung erhöhen kann. Anschließende Verbandswechsel können dabei helfen, restliche Kontamination zu entfernen.
Eine Dekontamination ist nicht notwendig bei Patienten, die von einer externen Quelle bestrahlt wurden und nicht kontaminiert sind.
Innere Dekontamination
Verschlucktes radioaktives Material sollte sofort durch das Einleiten von Erbrechen oder Magenspülungen entfernt werden, wenn die Exposition erst vor Kurzem stattfand. Häufige Mundspülungen mit Kochsalzlösungen oder verdünntem Wasserstoffperoxid sind bei einer oralen Kontamination angezeigt. Verstrahlte Augen sollten dekontaminiert werden, indem ein Wasser- oder Kochsalzlösungsstrahl auf den lateralen Augenwinkel gerichtet wird, um so eine Kontamination des Tränennasenganges zu vermeiden.
Die Dringlichkeit und die Bedeutung der Verwendung von weiteren spezifischen Behandlungsmaßnahmen variieren je nach Art und Menge der Radionuklide, je nach seinen chemischen Eigenschaften, seinen metabolischen Charakteristika (z. B. Löslichkeit, Affinität für spezifische Zielorgane), seinem Kontaminationsweg (z. B. Einatmen, Verschlucken, verunreinigte Wunden) und von der Wirksamkeit der angewendeten Behandlungsmethode. Die Entscheidung, eine innere Kontamination zu behandeln, erfordert Kenntnisse über die potenziellen Gefahren; die Konsultation eines Spezialisten (z. B. Centers for Disease and Control and Prevention [CDC] oder Radiation Emergency Assistance Center/Training Site [REAC/TS]) wird empfohlen.
Gängige Methoden zur Entfernung von radioaktiven Verunreinigungen aus dem Körper sind:
Sättigung des Zielorgans (z. B. Kaliumjodid [KI] für Jodisotope) (siehe CDC: Potassium Iodide [KI])
Chelatbildung an der Eingangspforte der Kontamination oder in Körperflüssigkeiten, gefolgt von rascher Ausscheidung (z. B. Kalzium oder Zink Diethylentriaminpenta, Acetat [DTPA] für Americium californium, Plutonium und Yttrium) (siehe CDC: DTPA)
Beschleunigung des metabolischen Zyklus des Radionuklids durch Isotopenverdünnung (z. B. Wasser für Wasserstoff-3)
Niederschlag des Radionuklids im Darmlumen, gefolgt von fäkalen Ausscheidungen (z. B. orale Kalzium- oder Aluminium-Phosphat-Lösungen für Strontium-90).
Ionenaustausch im Magen-Darm-Trakt (z. B. Berliner Blau bei Cäsium-137, Rubidium-82, Thallium-201) (siehe CDC: Prussian Blue)
Da durch einen schweren Kernreaktorunfall Spaltprodukte in die Umwelt gelangen können, können große Gruppen von Menschen Radiojod aussetzt werden. Daher wurde eine Dekontamination mit oralem Kaliumiodid im Detail untersucht worden. Kaliumiodid sättigt die Jodrezeptoren der Schilddrüse und verhindert so, dass die Drüse radioaktives Jod aufnimmt, was die Hauptursache für die Krankheitsanfälligkeit ist. Kaliumiodid (KI) ist bis zu > 95% wirksam, wenn es zum richtigen Zeitpunkt (1 h vor der Exposition) und in der richtigen Dosis eingenommen wird. Allerdings lässt die Wirkung über die Zeit signifikant nach (~80% effektiv um 2 Stunden nach der Exposition) und die Verabreichung mehr als 24 Stunden nach der Exposition bietet keinen Schutz). Kaliumiodid kann entweder in Tablettenform oder als übersättigte Lösung gegeben werden (Dosierung: Erwachsene und Kinder > 68 kg: 130 mg; Alter 3 bis 18 Jahre [< 68 kg], 65 mg; Alter 1 bis 36 Monate: 32 mg; Alter < 1 Monat: 16 mg). Die Verbindung ist nur bei innerer Kontamination mit radioaktiven Jodiden wirksam und hat keinen Nutzen bei innerer Kontamination mit anderen radioaktiven Elementen. Die meisten anderen Medikamente für die Dekontamination sind sehr viel weniger wirksam und reduzieren die Dosis für den Patienten nur um 25–75%. Zu den Kontraindikationen für Kaliumiodid gehören Jodallergien und bestimmte Hautkrankheiten, die mit einer Jodsensitivität einhergehen (z. B. Dermatitis herpetiformis, Urtikaria-Vaskulitis).
Spezifische Behandlung
Eine symptomatische Therapie wird nach Bedarf durchgeführt; sie beinhaltet die Behandlung von Schock und Hypoxie, Linderung von Schmerzen und Ängsten und die Verabreichung von Sedativa (Lorazepam 1–2 mg nach Bedarf), Kontrolle von Anfällen, Gaben von Antiemetika (Metoclopramid 10–20 mg IV, max. alle 4–6 Stunden; Prochlorperazin 5–10 mg IV, max. alle 4–6 Stunden oder Ondansetron 4–8 mg IV, alle 8–12 Stunden) zur Kontrolle von Erbrechen und Antidiarrhoika (Kaolin/Pektin 30–60 ml bei jedem weichen Stuhl oder anfänglich Loperamid 4 mg, später 2 mgbei jedem weichen Stuhl) bei Diarrhö.
Es gibt keine besondere Behandlung beim zerebrovaskulären Syndrom. Es führt unausweichlich zum Tod, die Behandlung sollte auf symptomatische Maßnahmen ausgerichtet sein.
Das gastrointestinale Syndrom wird mit aggressiver Volumen- und Elektrolytsubstitution behandelt. Eine parenterale Ernährung sollte zur Regeneration des Darms begonnen werden. Hat der Patient Fieber, wird sofort ein Breitspektrumantibiotikum verabreicht (z. B. Imipenem 500 mg IV alle 6 Stunden). Der septische Schock bleibt bei Superinfektion die häufigste Todesursache.
Die Behandlung des hämatopoetischen Syndroms ist ähnlich der einer Knochenmarkhypoplasie und Panzytopenie jeglicher Genese. Blutprodukte sollten transfundiert werden, um Anämie und Thrombozytopenie zu behandeln, hämopoetische Wachstumsfaktoren (Granulozyten-Kolonie-stimulierender Faktor und Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor) und Breitspektrumantibiotika sollten verabreicht werden, um Neutropenie und neutropenisches Fieber zu behandeln (siehe Behandlung von Neutropenie und Lymphozytopenie). Patienten mit Neutropenie sollten auch in Isolation behandelt werden. Bei Ganzkörper-Strahlendosen von > 4 Gy ist die Möglichkeit der Erholung des Knochenmarks gering und hämopoetische Wachstumsfaktoren sollten so schnell wie möglich verabreicht werden. Filgrastim kann zur Behandlung der Myelosuppression durch Bestrahlung eingesetzt werden. Stammzelltransplantationen hatten bislang begrenzten Erfolg; sie sollten jedoch bei einer Strahlenbelastung von > 7–10 Gy in Erwägung gezogen werden.
Zytokine können wirksam sein. Empfohlene Medikamente und Dosierungen sind
Filgrastim (G-CSF) 10 mcg pro Kilogramm Patientengewicht (10 mcg/kg) täglich durch subkutane Injektion. Sollte so schnell wie möglich nach einer vermuteten oder bestätigten Strahlenbelastung von mehr als 2 Gray (Gy) verabreicht werden.
Sargramostim (GM-CSF [GM-CSF]) 5 bis 10 mcg/kg subkutan 1-mal täglich oder 200 bis 400 mcg/m2 subkutan 1-mal täglich
Pegfilgrastim (pegyliertes G - CSF) 6 mg subkutan einmal
Strahleninduzierte Wunden oder Geschwüre, die nicht heilen, können zufriedenstellend durch Hauttransplantationen oder andere chirurgische Eingriffe repariert werden.
Neben regulärer Überwachung auf bestimmte Krankheitssymptome (z. B. ophthalmologische Untersuchung auf Katarakte, Schilddrüsenfunktionsdiagnostik auf Schilddrüsenerkrankungen) gibt es kein Monitoring, Screening oder eine Behandlung für spezifische Organaffektionen oder Krebs.
Prävention von Strahlenbelastung und Kontamination
Ein Schutz gegen Strahlungsbelastung wird durch Vermeidung von Kontamination mit radioaktivem Material und durch Verminderung der Expositionszeit, einer Vergrößerung des Abstandes zur Strahlenquelle und durch Benutzung von Abschirmungen gewährt. Bei einigen bildgebenden Verfahren, die mit ionisierender Strahlung verbunden sind, und bei der Strahlentherapie sollten Körperteile, die sich in der Nähe befinden, aber nicht das Ziel des bildgebenden Verfahrens oder der Therapie sind, so weit wie möglich mit Blei abgeschirmt werden.
Obwohl eine Abschirmung des Personals mit Bleischürzen oder im Handel erhältlichen transparenten Schutzschilden die Exposition gegenüber gestreuten Niedrigenergie-Röntgenstrahlen bei diagnostischen und interventionellen bildgebenden Untersuchungen effektiv reduziert, sind diese Schürzen und Schilde fast nutzlos gegenüber den hochenergetischen Gammastrahlen von Radionukliden, die wahrscheinlich bei einem Terroranschlag oder in einem Kernreaktorunfall freigesetzt würden. In solchen Fällen gehören zu den standardmäßigen schadensbegrenzenden Vorsichtsmaßnahmen bei der Dekontamination und Pflege die Distanzierung von kontaminierten Patienten, wenn sie nicht gerade aktiv betreut werden.
Alle Mitarbeiter, die in einer Umgebung von Strahlungsquellen arbeiten, sollten Dosimeter tragen, wenn sie einem Expositionsrisiko von > 10% der maximal zulässigen betrieblichen Dosis (0,05 Sv) ausgesetzt sind. Selbstlesende elektronischer Dosimeter sind hilfreich für die Überwachung der kumulativen Dosis, die während eines Unfalls erhalten wird.
Reaktionen der Öffentlichkeit
Nach einer weit verbreiteten hochgradigen Umweltkontamination nach einem Kernkraftwerkunfall oder einer vorsätzlichen Freisetzung von radioaktiven Stoffen kann die Exposition durch folgende Maßnahmen reduziert werden:
Schutzräume vor Ort
Evakuierung der kontaminierten Umgebung
Welcher Ansatz besser ist, hängt von vielen veranstaltungsspezifischen Variablen ab, darunter
Die seit der ersten Freisetzung verstrichene Zeit
ob die Freisetzung gestoppt wurde oder noch andauert
Wetterbedingungen
Verfügbarkeit und Art der Unterkunft
Evakuierungsbedingungen (z. B. Verkehr, Verfügbarkeit von Transportmitteln)
Die Öffentlichkeit sollte die Ratschläge der örtlichen Gesundheitsbehörden befolgen, die in den Notrufsystemen angegeben sind. Wenn Sie Zweifel haben, ist Schutz vor Ort, die beste Option, bis weitere Informationen verfügbar sind. Wenn ein Aufenthalt in Schutzräumen empfohlen wird, ist das Zentrum einer Beton- oder Metallstruktur über oder unter der Erde (z. B. in einem Keller) am sichersten. Wenn es sich bei dem Ereignis um die Detonation einer Atomwaffe handelt, sollte in den ersten Stunden nach der Detonation so schnell wie möglich ein Schutzraum gefunden werden und dann dem Rat der örtlichen Katastrophenschutzbehörden gefolgt werden.
Konsequente und genaue Meldungen von Beamten des öffentlichen Gesundheitswesens kann dazu beitragen, unnötige Panik zu reduzieren und die Anzahl der Notaufnahmepatienten mit geringem Risiko zu begrenzen, was dazu beiträgt, dass die Kapazitäten der Notaufnahme nicht überstrapaziert werden. Ein genauer Plan für die Kommunikation in Notfällen sollte schon lange vor einem Unfall entwickelt werden. Ein Plan, um die Nachfrage auf Notaufnahme durch die Bereitstellung eines alternativen Ortes für die Erste-Hilfe-Versorgung, die Dekontamination und Beratung von Menschen ohne dringende medizinische Probleme zu verringern, wird empfohlen.
Menschen, die in einem Umkreis von 16 km (10 Meilen) um ein Kernkraftwerk wohnen, sollten leichten Zugang zu Kaliumiodidtabletten haben. Diese Tabletten sind in örtlichen Apotheken und einigen Gesundheitsämtern erhältlich.
Vorbeugende Medikamente
Radioprotektive Medikamente wie Thiolverbindungen mit Radikalfängereigenschaften verringern nachweislich die Sterblichkeit, wenn sie vor oder zum Zeitpunkt der Bestrahlung bei Patienten verabreicht werden, die sich einer Chemo- und/oder Strahlentherapie unterziehen. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um den Nutzen bei nichtmedizinischen Strahlenexpositionen (z. B. bei Unfällen in Kernkraftwerken) nachzuweisen.
Amifostin ist ein leistungsfähiger injizierbarer strahlenschützender Wirkstoff in dieser Kategorie. Klinisch wird es zur Verhinderung von Xerostomie bei Patienten eingesetzt, die sich einer Strahlentherapie unterziehen. Zu den unerwünschten Wirkungen gehören Übelkeit und Erbrechen, Hypotonie und vermindertes Serumkalzium. Die Exposition eines ungeborenen Kindes mit diesem Medikament könnte Geburtsschäden verursachen.
Palifermin, ein mukokutaner Epithelwachstumsfaktor, ist eine modifizierte Version eines natürlich vorkommenden menschlichen Proteins namens Keratinozyten-Wachstumsfaktor (KGF), das in einem Labor hergestellt wird. Es wird eingesetzt, um die Wahrscheinlichkeit der Entwicklung einer schweren Mukositis zu verringern und die Dauer der Mukositis bei Patienten zu verkürzen, die eine hochdosierte Chemotherapie und Bestrahlung mit anschließender Stammzellenrettung erhalten. Palifermin kann mit Heparin interagieren, daher sollten intravenöse Leitungen vor und nach der Verabreichung von Palifermin mit Kochsalzlösung gespült werden. Zu den unerwünschten Wirkungen gehören Hautausschlag, Pankreatitis, Fieber und periphere Ödeme. Die Exposition eines ungeborenen Kindes mit diesem Medikament könnte Geburtsschäden verursachen. Die Dosis beträgt 60 mcg einmal täglich.
Weitere Informationen
Die folgenden englischsprachigen Quellen können nützlich sein. Bitte beachten Sie, dass das MSD-Manual nicht für den Inhalt dieser Quellen verantwortlich ist.
Singh VK, Seed TM: The efficacy and safety of amifostine for the acute radiation syndrome. Expert Opin Drug Saf 18(11):1077-1090, 2019. doi: 10.1080/14740338.2019.1666104
Centers for Disease Control and Prevention, Radiation Emergencies: Information for Clinicians. Diese Quelle enthält Leitlinien und Links zu Schulungsmaterialien.
Department of Energy Radiation Emergency Assistance Center/Training Site (REAC/TS): This organization provides 24-hour consultations to US-based people who need it. Wochentags: (865) 576-3131. Außerhalb der Öffnungszeiten und an Wochenenden: (865) 576-1005. (Fragen Sie nach REAC/TS). Email: reacts@orau.org.
US Department of Health and Human Services Radiation Emergency Medical Management: Dies ist eine unschätzbare Ressource, die mit prägnanten und aktuellen, verbindlichen Leitlinien für das klinische Management von Strahlenverletzungen für alle Ebenen von Gesundheitsdienstleistern gepflegt wird.