Ionisierende Strahlung (siehe auch Strahlenexposition und -kontamination) umfasst:
Energiereiche elektromagnetische Wellen (Röntgenstrahlen, Gammastrahlen)
Teilchen (Alpha-Teilchen, Beta-Teilchen, Neutronen)
Ionisierende Strahlung wird von radioaktiven Elementen ausgesendet und von Geräten wie Röntgen- und Strahlentherapieapparaten.
Die meisten diagnostischen Tests, die ionisierende Strahlung verwenden (z. B. Röntgen, CT, Szintigraphie), setzen Patienten relativ niedrigen Strahlendosen aus, die allgemein als sicher angesehen werden. Doch jede ionisierende Strahlung ist potenziell schädlich, und es gibt keine Schwelle, unterhalb derer keine schädliche Wirkung auftritt, sodass jede Anstrengung unternommen werden muss, um die Strahlenexposition zu minimieren.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Strahlenbelastung zu quantifizieren:
Die Energiedosis ist die absorbierte Menge der Strahlung pro Masseneinheit. Sie wird in Einheiten von Gray (Gy) und Milligray (mGy) ausgedrückt. Früher war die übliche Einheit die absorbierte Strahlendosis ("radiation-absorbed dose"= rad) 1 mGy = 0,1 rad.
Die Organdosis ist die absorbierte Dosis multipliziert mit einem Strahlungs-Wichtungsfaktor, der je nach Art der Strahlung die Gewebewirkungen berücksichtigt (z. B. Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Elektronen). Sie wird in Sievert (Sv) und Millisieverts (mSv) angegeben. Vorher war die Einheit "roentgen equivalents in man" (rem) dafür üblich (1 mSv = 0,1 rem). Für Röntgenbilder, einschließlich CT, ist der Strahlungs-Wichtungsfaktor 1.
Die effektive Dosis ist ein Maß zur Abschätzung von Gewebereaktionen (oder stochastischen Effekten) bei der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung; sie passt die Äquivalentdosis auf der Grundlage der Empfindlichkeit des der Strahlung ausgesetzten Gewebes an (z. B. sind die Keimdrüsen am empfindlichsten). Sie wird in Sv und mSv und ausgedrückt. Die effektive Dosis ist bei jungen Menschen höher. Die effektive Dosis hilft Klinikern bei der Bewertung und dem Vergleich von Gesundheitsrisiken, die mit verschiedenen medizinischen Strahlungsverfahren verbunden sind, und kann auch mit einer in den Strahlenschutznormen festgelegten Berufsdosis verglichen werden.
Medizinische Bildgebung stellt nur eine Quelle der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung dar (siehe Tabelle ). Eine weitere Quelle ist die Umwelthintergrundbelastung (von kosmischer Strahlung und natürlichen Isotopen), die v. a. in Höhenlagen von Bedeutung sein können; Der Flugverkehr führt zu einer erhöhten Belastung durch Umgebungsstrahlung, wie folgt:
Bei einem einzigen Flug von Küste zu Küste: 0,01–0,03 mSv
Von der durchschnittlichen jährlichen Belastung durch Hintergrundstrahlung in den USA: Über 3 mSv
Aus jährlicher Exposition in großen Höhen (z. B. Colorado, New Mexico): Über 1,5 mSv zusätzlich über den Hintergrund
Typische Strahlendosen*
Bildgebendes Verfahren | Durchschnittliche Effektive Strahlendosis (mSv) |
|---|---|
Dual-Energy-X-Ray-Absorptiometrie (DXA) | 0,001 |
Röntgen, Thorax (posteroanteriore Ansicht) | 0,02 |
Röntgen, Thorax (2 Sichten:posteroanterior und lateral) | 0,1 |
Röntgen, Lendenwirbelsäule (1 Ansicht seitlich) | 1,5 |
Röntgen, Extremität (1 Ansicht: Hand, Fuß etc.) | 0,001 |
Röntgen, Abdomen (1 Ansicht) | 0,7 |
Röntgen, Bariumeinlauf (Untersuchung des unteren Gastrointestinaltrakts) | 6 |
Röntgenaufnahme, Untersuchung des oberen Gastrointestinaltrakts mit Barium | 6 |
Digitale Mammographie zur Früherkennung | 0,21 |
CT, Kopf | 2 |
CT, Thorax | 6,1 |
CT, Abdomen und Becken | 7,7 |
Koronarangiographie | 7 |
Koronarangiographie m it Interventionen | 15 |
Lungenperfusionsscan | 2 |
PET-Scan (ohne Ganzkörper-CT) | 7 |
Knochenszintigraphie (Nuklearmedizin) | 6,3 |
Leberuntersuchung | 2,1–3,1 |
Technetium Sestimibi Herz-Scan | 9,4–12,8 |
*Dosen können variieren. | |
Daten aus Mettler FA, Huda W, Yoshizumi TT, Mahesh M: Effective doses in radiology and diagnostic nuclear medicine: A catalog. Radiology 248:254-263, 2008. | |
Die Strahlung kann schädlich sein, wenn die gesamte akkumulierte Dosis für eine Person hoch ist, bzw. wenn mehrere CT-Scans durchgeführt werden, weil CZ- Scans eine hohe Dosis erfordern.
Strahlenbelastung ist auch ein Anliegen in bestimmten Situationen mit hohem Risiko, wie im folgenden:
Schwangerschaft
Kindesalter
Frühe Kindheit
Junges Erwachsenenalter für Frauen, die eine Mammographie benötigen
Der National Council on Radiation Protection and Measurements in den Vereinigten Staaten weist darauf hin, dass zwischen 2006 und 2016 die geschätzte nicht-therapeutische medizinische Strahlendosis um 15 bis 20 % zurückgegangen ist (1). Die geschätzte durchschnittliche effektive Individualdosis pro Person in den Vereinigten Staaten betrug 2,92 mSv im Jahr 2006 und 2,16 mSv im Jahr 2016.
Multidetektor-CT-Geräte, die am häufigsten in den Vereinigten Staaten verwendet werden, liefern etwa 40 bis 70% mehr Strahlung pro Scan als Ein-Detektor-CT-Geräte. Technologische Fortschritte (z. B. automatisierte Belichtungssteuerung, iterative Rekonstruktionsalgorithmen, Detektoren der dritten CT-Generation) dürften die bei CT-Untersuchungen verwendeten Strahlendosen jedoch erheblich senken. Das American College of Radiology hat Programme initiiert—Image Gently (für Kinder) und Image Wisely (für Erwachsene)—um Bildgebungsfachleuten Ressourcen und Informationen zur Minimierung der Strahlenbelastung bereitzustellen.
Strahlung und Krebs
Das geschätzte Krebsrisiko durch die Strahlenexposition in der diagnostischen Bildgebung wurde aus Studien bei Menschen mit sehr hohen Strahlendosen (z. B. Überlebende der Atombombenexplosionen in Hiroshima und Nagasaki) hochgerechnet. Direkte epidemiologische Beweise aus der menschlichen Bevölkerung zeigen, dass die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung das Risiko für einige Krebsarten erhöht, wenn die Dosen etwa 50–100 mSv bei längerer Exposition (z. B. am Arbeitsplatz) oder 10–50 mSv bei akuter Exposition (z. B. durch Atombombenexposition) übersteigen (2).
Das Risiko ist bei jungen Patienten höher, weil:
Sie leben länger, sodass mehr Zeit für die Krebsarten besteht, sich zu entwickeln.
Stärkeres Zellwachstum (und damit die Anfälligkeit für DNA-Schäden) tritt bei jungen Menschen auf.
Bei einem einjährigen Kind, das eine CT-Untersuchung des Abdomens erhält, erhöht sich das geschätzte lebenslange Risiko für krebsbedingte Mortalität um 0,18 % (3). Wenn ein älterer Patient dieser Untersuchung unterzogen wird, ist das Risiko geringer.
Das Risiko ist auch abhängig vom bestrahlten Gewebe. Lymphatisches Gewebe, Knochenmark, Blut, Hoden, Ovarien und Darm gelten als sehr strahlenempfindlich; bei Erwachsenen sind das zentrale Nervensystem und das muskuloskelettale System hingegen relativ strahlenresistent.
Vorsichtsmaßnahmen in der Schwangerschaft
Risiken der Strahlung sind abhängig von:
Dosis
Art der Untersuchung
Untersuchtem Bereich
Schwangerschaftsalter
Der Fetus kann wesentlich weniger Strahlung als die Mutter ausgesetzt werden; die Einwirkung auf den Fetus ist bei Röntgenaufnahmen folgender Bereiche vernachlässigbar:
Kopf
Halswirbelsäule
Extremitäten
Brüste (Mammographie), wenn die Gebärmutter abgeschirmt wird
Das Ausmaß der Exposition der Gebärmutter hängt vom Gestationsalter und damit der Uterusgröße ab. Die Auswirkungen der Strahlung sind abhängig vom Alter des Schwangerschaftsprodukts (der Zeit seit der Empfängnis).
Die Zeit mit dem höchsten Strahlenrisiko während der Schwangerschaft ist die Phase, in der sich die fetalen Organe bilden, typischerweise zwischen der fünften und zehnten Woche. Eine Exposition in dieser Zeit kann zu Fehlbildungen führen. In den allerersten Stadien der Schwangerschaft ist Strahlung eher geeignet, eine Fehlgeburt zu verursachen. Nach der zehnten Woche sinkt die Wahrscheinlichkeit einer Fehlgeburt oder schwerwiegender Geburtsfehler (4).
Empfehlungen
Bildgebende Diagnostik mit ionisierender Strahlung, insbesondere CT, sollte nur durchgeführt werden, wenn unbedingt erforderlich. Alternativen sollten in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann bei kleinen Kindern ein leichtes Schädelhirntrauma oft aufgrund von klinischen Befunden diagnostiziert werden und eine Blinddarmentzündung durch Sonographie. Notwendige Untersuchungen sollten jedoch nicht verweigert werden, selbst wenn die Strahlendosis hoch ist (wie z. B. bei CT-Scans), solange der potenzielle Nutzen den potenziellen Schaden überwiegt.
Bevor diagnostische Tests bei Frauen im gebärfähigen Alter durchgeführt werden, sollte eine Schwangerschaft in Betracht gezogen werden, insbesondere weil das Risiko einer Strahlenbelastung in der frühen (1. Trimenon), oft unerkannten Schwangerschaft am höchsten ist.
Historisch gesehen wurde die Beckenabschirmung in erster Linie eingesetzt, um Patienten zu beruhigen. Aktuelle Erkenntnisse zeigen jedoch, dass ihre Verwendung die interne Streuung erhöhen und paradoxerweise die Strahlendosis für den Fetus erhöhen kann. Fortschritte in der Bildgebungstechnologie, darunter die automatische Belichtungssteuerung und iterative Rekonstruktionstechniken in modernen CT-Scannern, haben die Strahlenbelastung für Patienten erheblich reduziert. Dementsprechend wird die routinemäßige Anwendung einer Beckenabschirmung bei schwangeren Patientinnen in der radiologischen Praxis nicht mehr empfohlen (4).
Literatur
1. National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP). Report No. 184 – Medical Radiation Exposure of Patients in the United States (2019). Bethesda, MD, NCRP.
2. Brenner DJ, Doll R, Goodhead DT, et al. Cancer risks attributable to low doses of ionizing radiation: assessing what we really know. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100(24):13761-13766. doi:10.1073/pnas.2235592100
3. Brenner D, Elliston C, Hall E, Berdon W. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT. AJR Am J Roentgenol. 2001;176(2):289-296. doi:10.2214/ajr.176.2.1760289
4. American College of Radiology. ACR–SPR practice parameter for imaging pregnant or potentially pregnant patients with ionizing radiation. 2023. Accessed August 25, 2025.
