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Strahlenbelastung und Kontamination

Von

Jerrold T. Bushberg

, PhD, DABMP, School of Medicine, University of California, Davis

Inhalt zuletzt geändert Okt 2017
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Quellen zum Thema

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. 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 erfordern eine umgekehrte Isolation und eine Unterstützung des Knochenmarks. 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 h 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 (ARS). ARS kann durch eine ausreichende Dosis einiger intern abgelagerter Radionuklide verursacht werden, die in Geweben und Organen weit verbreitet sind und eine hohe spezifische Aktivität (SA) aufweisen. Zum Beispiel hat Polonium-210 (Po-210) eine SA von 166 Terabecquerel pro Gramm (TBq/g) und 1 Mcg (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 korrigiert; die daraus resultierende äquivalente Dosis ist das Röntgen-Equivalent Man (Rem). Außerhalb den USA und in der wissenschaftlichen Literatur werden SI(Internationales System)-Einheiten verwendet, bei denen das Rad durch das Gray (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 SI-Einheit der Radioaktivität; eine Bq ist 1 Zerfall pro Sekunde (DPS). In dem US-System ist eine Curie 37 Milliarden Bq.

Arten der Exposition

Bei der Strahlenexposition gibt es zwei Arten der Exposition:

  • 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 ( 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 (~ 4500000000 Jahre). Insbesondere Uran (238U) und Thorium (232Th) sowie mehrere Dutzend ihrer radioaktiven Nachkommen und ein radioaktives Isotop von Kalium (40K) 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 (14C) und Kalium (40K), 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 sich jede Sekunde radioaktivem Zerfall unterziehen.

Interne Belastung durch das Einatmen von radioaktiven Isotopen des Edelgases Radon (222Rn und 220Rn), die ebenfalls aus der Uran (238U)- Zerfallsreihe gebildet werden, macht den größten Teil (73%) des Durchschnitts der in der US-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.

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). Allerdings 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).

Eine weiterer bedeutender Strahlungsvorfall war die Detonation von 2 Atombomben über Japan im August 1945, der etwa 110.000 Todesfälle zur Folge hatte, verursacht durch ein unmittelbares Trauma der Explosion und der Hitze. 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)

Tabelle
icon

Durchschnittliche jährliche Strahlenexposition in den USA*

Quelle

Effektive Dosis (Millisievert)

Natürlich vorkommende Quellen

Radon

2,3

Andere terrestrische Quellen

0,2

Sonnen- und kosmische Strahlung

0,3

Natürliche interne radioaktive Elemente

0,3

Zwischensumme

3,1

Durch Menschen verursachte Quellen (durchschnittliche Exposition einer Person)

Diagnostische Röntgenstrahlen und Nuklearmedizin

3,0

Konsumprodukte

0,1

Radioaktiver Niederschlag von Atomwaffentests

< 0,01

Nuklearindustrie

< 0,01

Zwischensumme

3,1

Insgesamte jährliche Exposition

6,2

Andere Quellen der Exposition (Durchschnitt pro Belichtung oder Verfahren)

Flugreisen†

0,001–0.014/h Flug

Zahnärztliche Röntgenaufnahmen

0,005

Röntgen-Thorax (posteroanteriore Ansicht)

0,02

Röntgenthorax (2 Ansichten: posteroanterior und lateral)

0,1

Mammographie

0,4

CT, Kopf

2

CT, Körper (Brust, Bauch, Becken)

6–8

Bariumeinlauf

8

Nuklearmedizin (z. B. Knochen-Scan)

4,2

* National Council on Radiation Protection and Measurements. Ionisierende Strahlungsexposition der Bevölkerung der Vereinigten Staaten. NCRP Report No. 160 National Council on Radiation Protection and Measurements, Bethesda, MD, 2009.

† Röntgenbasierte Passagier-Screening-Geräte wurden in den USA seit 2014 nicht mehr eingesetzt, können aber in anderen Ländern eingesetzt werden.

Pathophysiologie

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 Dosen von Strahlung können Zelltod verursachen, wohingegen niedrigere Dosen hemmend auf die Zellproliferation wirken können. Die Schädigung anderer Zellkomponenten kann eine progressive Gewebehypoplasie, Atrophie und schließlich Fibrose zur Folge haben.

Einflussfaktoren auf die Reaktion

Die biologische Reaktion auf Strahlung variiert je nach

  • Strahlenempfindlichkeit des Gewebes

  • Dosis

  • Dosisrate

  • Dauer der Exposition

  • Das Alter des Patienten

  • Komorbiditäten

  • Vorhandensein von genetischen DNA-Reparaturdefekt-Störungen (z. B. Ataxie-Teleangiektasie, 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 Ataxie-Teleangiektasie-Gen sind, zeigen eine stark erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Strahlungsbelastung. Erkrankungen wie Störungen des Bindegewebes und Diabetes können Empfindlichkeit gegenüber Strahlung erhöhen. Chemotherapie kann ebenfalls die Empfindlichkeit gegenüber Bestrahlung erhöhen.

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. Das Risiko Krebs zu entwickeln aufgrund von häufig auftretenden Dosen, z. B. von Hintergrundstrahlung und den üblichen bildgebende Untersuchungen ( Risiken Medizinischer Strahlung)) ist 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 klinische Frage, und 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.

Symptome und Beschwerden

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 Bestrahlung).

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 h 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.

Tabelle
icon

Auswirkungen durch äußere Ganzkörperbestrahlung oder innerliche Absorption

Phase des Syndroms

Eigenschaft

Dosisbereich (Gy)*,†

1–2

2–6

6–8

8–30

> 30

Prodromi

Inzidenz von Übelkeit und Erbrechen

5–50%

50–100%

75–100%

90–100%

100%

Zeitpunkt des Auftretens von Übelkeit und Erbrechen nach der Exposition

2–6 h

1–2 h

10–60 min

< 10 min

Minuten

Dauer von Übelkeit und Erbrechen

< 24 h

24–48 h

< 48 h

< 48 h

N/A (Patienten sterben < 48 h)

Schweregrad und die Häufigkeit von Durchfall

Keine

Sehr schwer (< 10%)

Moderate bis schwer (> 10%)

Schwer (> 95%)

Schwer (100%)

Zeitpunkt des Auftretens von Durchfall nach der Exposition

3–8 h

1–3 h

< 1 h

< 1 h

Schweregrad und Häufigkeit von Kopfschmerzen

Schwach

Leicht bis mittelschwer (50%)

Mittelschwer (80%)

Schwer (80-90%)

Schwer (100%)

Zeitpunkt des Auftretens von Kopfschmerzen nach der Exposition

4–24 h

3–4 h

1–2 h

< 1 h

Fiebergrad

Afebril

Moderater Anstieg

Mittelschwer bis schwer

Schwer

Schwer

Häufigkeit von Fieber

10–100%

100%

100%

100%

Zeitpunkt des Auftretens von Fieber nach der Exposition

1–3 h

< 1 h

< 1 h

< 1 h

ZNS-Funktion

Keine Beeinträchtigung

Kognitive Beeinträchtigung über 6–20 h

Kognitive Beeinträchtigung > 24 h

Bei höheren Dosen, schnelle Entmündigung

Kann einen luziden Intervall von mehreren Stunden haben

Ataxie

Krampfanfälle

Tremor

Lethargie

Latenzphase

Keine Symptome

28–31 Tage

7–28 Tage

< 7 Tage

Keine

Keine

Offensichtliche Krankheit

Klinische Manifestationen

Leichte bis mäßig schwere Leukopenie

Fatigue

Schwäche

Mittel- bis hochgradige Leukopenie

Purpura

Blutung

Infektionen

Epilation nach 3 Gy

Schwere Leukopenie

Hohes Fieber

Diarrhö

Erbrechen

Schwindel und Orientierungslosigkeit

Unterdruck

Elektrolytstörung

Übelkeit

Erbrechen

Schwere Diarrhö

Hohes Fieber

Elektrolytstörung

Schock

N/A (Patienten sterben innerhalb von < 48 h)

Dominantes Organsystem-Syndrom

Hämatopoietisch

Hämatopoietisch

Magen-Darm (Schleimhautzellen)

Magen-Darm (Schleimhautzellen)

ZNS

Krankenhausaufnahme

Ambulante Beobachtung

Empfohlen bis notwendig

Dringend

Palliative Behandlung (nur symptomatisch)

Palliative Behandlung (nur symptomatisch)

Akute Mortalität ohne medizinische Versorgung

0–5%

5–100%

95–100%

100%

100%

Akute Mortalität mit ärztlicher Betreuung

0–5%

5–50%

50–100%

100%

100%

Sterben

6–8 Wochen

4–6 Wochen

2–4 wk

2 Tage–2 Wochen

1–2 Tage

ZNS = Zentralnervensystems (ZNS)

* 1 rad = 1 Gy; 100 rad = 1 Gy.

† Eine Ganzkörperbestrahlung von bis zu ~1 Gy verursacht wahrscheinlich keine Symptome.

‡ Obwohl der Zeitunkt des Erbrechens eine schnelle und kostengünstige Methode zur Schätzung der Strahlendosis ist, sollte sie mit Vorsicht verwendet werden, weil sie unpräzise ist und eine hohe Rate falsch-positiver Ergebnisse hat. Weitere Informationen, wie z. B. Lymphozytenzahl und Einzelheiten über Umstände der Exposition verbessern die Genauigkeit.

Adaptiert aus Military Medical Operations Armed Forces Radiobiology Research Institute: Medical Management of Radiological Casualties, edition 2 April 2003.

Kutane Strahlenschäden ("cutaneous radiation injury", CRI) sind Verletzungen der Haut und des darunter liegenden Gewebes durch akute Strahlenbelastung in so niedrigen Dosen wie 3 Gy (siehe Tabelle: Fokale Strahlungskrankheit*). Kutane Strahlenschäden können mit ARS oder mit fokaler Strahlenbelastung auftreten und reichen von einer schwachen, vorübergehenden Rötung 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 Strahlungskrankheit

Strahlung kann nahezu in jedem Organ sowohl akute als auch chronische Schädigungen hervorrufen (siehe Tabelle: Fokale Strahlungskrankheit*). 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. Außerdem kann es bei längerer Exposition gegenüber Röntgenstrahlen während bestimmter interventioneller Verfahren unter Durchleuchtungskontrolle durchgeführt zu CRI kommen. Strahleninduzierte Wunden oder Geschwüre brauchen oft Monate oder Jahre, um sich vollständig zu entwickeln. Patienten mit schwerer CRI haben starke Schmerzen, und es ist oft ein chirurgischer Eingriff notwendig.

Tabelle
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Fokale Strahlungskrankheit*

Exponiertes Gewebe

Nebenwirkungen

Gehirn

Herz und Blutgefäße

Schmerzen in der Brust, Strahlungsperikarditis, Strahlungsmyokarditis

Haut

Dosis > 2–4 Gy: Vorübergehende Erythema

Dosis 4–5 Gy: Vorübergehende Erythema (innerhalb von 2–3 Wochen nach der Exposition gegenüber > ~4 Gy)

Dosis 5-10 Gy: Längerer Erythem, möglicherweise dauerhafte Epilation, trockene Schuppung (mit Aufnahmen am oberen Ende des Bereichs)

Dosis 10–15 Gy: Trockene Schuppung (innerhalb von 2–8 Wochen nach der Exposition)

Dosis 15–20 Gy: Feuchte Schuppung (innerhalb von 2–4 Wochen nach der Exposition)

Dosis 15–25 Gy: Blasenbildung (innerhalb von 2–3 Wochen nach der Exposition)

Dosis > 20 Gy: Ulzeration (innerhalb von 2–3 Wochen nach der Exposition)

Dosis > 25 Gy: Nekrose (> 3 Wochen nach der Exposition)

Gonaden

Verminderte Spermatogenese, Amenorrhö, verminderte Libido

Schwellendosis (~ 1% Inzidenz) für Sterilität:

  • Hoden: > 6 Gy, Einsetzen ~ 3 wk

  • Eierstöcke: > 3 Gy, Auftreten < 1 Woche

Kopf und Hals

Mukositis, Odynophagie, Schilddrüsenkarzinom

Muskel und Knochen

Myopathie, neoplastische Veränderungen, Osteosarkom

Augen

Dosis > ~ 0,5 Gy: Grauer Star (nach ~ 20 Jahren Latenzzeit, je höher die Dosis und je jünger das Alter bei Exposition, desto kürzer ist die Latenzzeit)

Lungen

Akute Pneumonitis

Fraktionierte Exposition > 30 Gy: manchmal tödlich (LD50 ~ > 10 Gy einzelne hochdosierte Exposition)

Lungenfibrose

Nieren

Verminderte glomeruläre Filtrationsrate (GFR), verminderte tubuläre Funktion

Hohe Dosen (nach einer Latenzzeit von 6 Monaten bis 1 Jahr): Proteinurie, Niereninsuffizienz, Anämie, Bluthochdruck

Kumulative Dosis > 20 Gy nach < 5 Wochen: Strahlungsfibrose, oligurisches Nierenversagen

Rückenmark

Dosis > 50 Gy: Myelopathie

Fetus

Wachstumsstillstand, angeborene Fehlbildungen, angeborene Stoffwechselstörungen, fetaler Tod

Dosis < 0,1 Gy: keine signifikante Wirkung

Zukünftiges Krebsrisiko etwa das gleiche wie Exposition eines Kindes: ~ 10–15% pro Gy

GFR = glomeruläre Filtrationsrate

* In der Regel aufgrund einer Strahlentherapie.

LD50 = Dosierung, von der angenommen wird bei 50% der Patienten tödlich zu sein.

Diagnose

  • 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 einer akuten Strahlenbelastung wird ein großes Blutbild mit Differenzial und Berechnung der absoluten Lymphozytenzahl durchgeführt und nach 24, 48 und 72 h nach der Strahlenbelastung wiederholt, um die Höhe der Strahlendosis und die Prognose abzuschätzen (siehe Tabelle: Beziehung zwischen absoluter Lymphozytenzahl beim Erwachsenen nach 48 h, 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. Dieser stressbezogene Anstieg ist vorübergehend und verschwindet in der Regel innerhalb von 24–48 h nach dem körperlichen Insult. 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 h 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: 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.

Tabelle
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Beziehung zwischen absoluter Lymphozytenzahl beim Erwachsenen nach 48 h, Strahlendosis* und Prognose

Günstigste absolute Lymphozytenzahl (Zellen/ml)

Strahlendosis (Gy)

Prognose

> 1500 (normale Erwachsene)

0,4

Ausgezeichnet

1000–1499

0,5–1,9

Gut

500–999

2,0–3,9

Relativ gut

100–499

4,0–7,9

Schlecht

< 100

8,0

Fast immer tödlich

* Ganzkörperbestrahlung (ungefähre Dosis).

Kinder haben in der Regel höhere Anzahlen, die mit zunehmendem Alter abnehmen: von einem mittleren Maß von 4600/ml mit 0–2 Jahren zu 3100/ml mit 2–6 Jahren und 2300/ml mit 7–17 Jahren.

Adaptiert aus Mettler FA Jr, Voelz GL: Major radiation exposure – what to expect and how to respond. New England Journal of Medicine 346:1554–1561, 2002.

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.

Prognose

Ohne medizinische Versorgung beträgt die LD50/60 (tödliche Dosis für 50% der Patienten innerhalb von 60 Tagen) für eine Ganzkörperbestrahlung ca. 3 Gy; Eine Exposition von 6 Gy 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 LD50/60 6 Gy. Gelegentlich haben Patienten Strahlungen bis zu 10 Gy überlebt. Wesentliche Begleiterkrankungen, Verletzungen und Verbrennungen verschlechtern die Prognose.

Behandlung

  • 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. Cave: Ein assoziiertes Trauma ist lebensbedrohlicher als die Strahlenexposition und muss rasch behandelt werden ( Umgang mit Traumapatienten : Abklärung 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.

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.

Falls erforderlich, ist eine Beratung über täglich 24 h aus dem Department of Energy Radiation Emergency Assistance Mitte/Training Site (REAC/TS) an (865) 576-1005.

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, weil Schrubben die Verletzungsschwere 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 Facharztes (z. B. CDC oder REAC/TS) wird empfohlen.

Gängige Methoden zur Entfernung von radioaktiven Verunreinigungen aus dem Körper sind:

  • Sättigung des Zielorgans (z. B. Kaliumjodid [KI] für Jodisotope): https://emergency.cdc.gov/radiation/ki.asp

  • 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): https://emergency.cdc.gov/radiation/dtpa.asp

  • 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): http://emergency.cdc.gov/radiation/prussianblue.asp

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 (KI) im Detail untersucht worden. 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 von KI über die Zeit signifikant nach (effektiv ~80% nach der Exposition) und die Verabreichung von KI mehr als 24 Stunden nach der Exposition bietet keinen Schutz). KI 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). KI ist nur für die innere Kontamination mit radioaktiven Jodide wirksam und hat keinen Nutzen bei innerer Kontamination mit anderen radioaktiven Elementen. Die meisten anderen Medikamente für die Dekontamination sind sehr viel weniger wirksam als KI und verrringern die Strahlung im Patienten nur um 25–75%. Kontraindikationen für die KI umfassen Iod-Allergien und bestimmte Hauterkrankungen mit Jod-Empfindlichkeit (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 i.v.), Kontrolle von Anfällen, Gaben von Antiemetika (Metoclopramid 10–20 mg i.v., max. alle 4–6 h; Prochlorperazin 5–10 mg i.v., max. alle 4–6 h oder Ondansetron 4–8 mg i.v., alle 8–12 h) zur Kontrolle von Erbrechen und Antidiarrhoika (Kaolin/Pektin 30–60 ml p.o. bei jedem weichen Stuhl oder anfänglich Loperamid 4 mg p.o., später 2 mg p.o. bei 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 i.v. alle 6 h). 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 zur Therapie von Anämie und Thrombozytopenie verabreicht werden; hämopoetische Wachstumsfaktoren (Granulozyten-Kolonie-stimulierende Faktoren und Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierende Faktoren) und Breitspektrumantibiotika sollten verabreicht werden, um eine Neutropenie und neutropenisches Fieber zu behandeln ( Neutropenie : Behandlung). 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. 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) 2,5 bis 5 g/kg sc 1-mal/Tag oder das Äquivalent (100 bis 200 mcg/m2 s.c. 1-mal/Tag)

  • Sargramostim (GM-CSF [GM-CSF]) 5 bis 10 mcg/kg s.c. 1-mal/Tag oder 200 bis 400 mcg/m2 s.c. 1-mal/Tag

  • Pegfilgrastim (pegyliertes G - CSF) 6 mg s.c. 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.

Vorbeugung

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. Während bildgebender Verfahren, bei der ionisierende Strahlung beteiligt ist, vor allem während der Strahlentherapie von Krebs, sollten die anfälligsten Teile des Körpers (z. B. Keimdrüsen, Schilddrüse, weibliche Brüste), die nicht behandelt oder abgebildet werden, durch Bleischürzen oder -blöcke 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

Der bessere Weg hängt von vielen spezifischen Variablen ab, darunter die verstrichene Zeit seit der ersten Freiwerdung von Strahlung, oder ob die Strahlung aufgehört hat oder noch weiter andauert, Wetterbedingungen, Verfügbarkeit und Art der Unterkünfte und Evakuierungsbedingungen (z. B. Verfügbarkeit von Transportmöglichkeiten und Verkehrssituation). Die Öffentlichkeit sollte den Ratschlägen der lokalen Gesundheitsbehörden in Radio, Fernsehen oder Internet befolgen. 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.

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 auch empfohlen.

Menschen, die weniger als 16 km von einem Atomkraftwerk entfernt wohnen, sollten schnellen Zugang zu KI-Tabletten haben. Diese Tabletten sind in örtlichen Apotheken und einigen Gesundheitsämtern erhältlich.

Vorbeugende Medikamente

Radioprotektive Medikamente wie Thiolverbindungen mit Radikalfängereigenschaften haben gezeigt, dass sie die Mortalität reduzieren, wenn sie vor oder zum Zeitpunkt der Bestrahlung eingenommen werden.

Amifostin ist ein leistungsfähiger injizierbarer strahlenschützender Wirkstoff in dieser Kategorie. Es verhindert Xerostomie bei Patienten mit Strahlentherapie.

Glutamin, eine nicht-essentielle Aminosäure, wurde umfassend hinsichtlich ihrer potentiellen vorteilhaften Wirkungen bei einer Anzahl von Pathologien untersucht, die mit Strahlungstoxizität einschließlich Mucositis, Dermatitis und Ösophagitis assoziiert sind.

Benzydamin, topisch angewendet, hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die Häufigkeit und Schwere der mit einer Strahlentherapie verbundenen oralen Mukositis zu verringern.

Es wurde in einigen Studien gezeigt, dass Pentoxifylline eine schützende Wirkung gegen die Strahlentoxizität bei akuten und chronischen Toxizitäten haben, wenn sie oral in einer Dosis von 400 mg 3-mal täglich verabreicht werden.

Sulfasalazin, verabreicht als 1 g p. o. 2-mal täglich ab dem Tag der Strahlentherapie, hat am Ende der 5 Wochen nach der Bestrahlung, die akute gastrointestinale Strahlungstoxizität deutlich verringert.

Obwohl Thiolverbindungen eine gute Wirksamkeit beim Schutz vor Bestrahlung haben, verursachen diese Verbindungen Nebenwirkungen wie Hypotonie, Übelkeit, Erbrechen und allergische Reaktionen.

Andere Arzneimittel und Chemikalien haben in Versuchen gezeigt, dass sie die Überlebensrate bei Tieren erhöhen können, wenn sie vor der Bestrahlung verabreicht wurden. Allerdings können diese experimentellen Medikamente sehr giftig sein, vor allem in den Dosen, die erforderlich sind, um wirksamen Schutz zu bieten. Aus diesem Grund werden derzeit keine davon empfohlen.

Weitere Informationen

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