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K.-D. HeimannKlinik für Radiologie und Nuklearmedizin
Strahlenschutzunterweisung6. November 2009
Unterweisung im Strahlenschutz
nach § 36 RöV und § 38 StrSchV
Grundlagen
K.-D. Heimann
Klinik für Radiologie und Nuklearmedizin
am St. Elisabeth-Hospital Bochum
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Strahlenschutzunterweisung6. November 2009
Verpflichtend für alle Personen,
die in Strahlenschutzbereichen
tätig sind
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Unterscheidung der Strahlungsarten in:
Ionisierende Strahlung : dazu gehören
• Röntgenstrahlung
• Kernstrahlung: αααα-, ββββ-, γγγγ-Strahlung
• kosmische Strahlung
• Strahlung aus Beschleunigern
Nichtionisierende Strahlung : dazu gehören
• UV- und IR-Strahlen
• Mikrowellen
• Radiowellen
• elektrische und magnetische Wechselfelder
• statische elektrische und magnetische Felder
ionisieren Materie
ionisieren Materienicht
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Funktionsprinzip der Röntgenröhre und Erzeugung von Röntgenstrahlung
Beschleunigungsspannung Uje nach Anwendung 30 kV bis 150 kV
Die Beschleunigungsspannung regelt die Strahlenqual ität: hart – weich.
+
Heizkreis für die Glühkathode
Der Heizkreis regelt den Röhrenstrom und damit dieStrahlenmenge, sprich Dosisleistung.
Röh
rens
trom
I
Glühkathode
Drehanode
Strahlenaustrittsfenstermit Filter
e-
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Einfluss von Röhrenspannung , Röhrenstrom und Filterungauf die Strahlungsqualität der Röntgenröhre
Röhrenspannung: Die Röhrenspannung beeinflusst die Energie „Härte“ der Röntgenstrahlung. Je höher die Beschleunigungsspannung, umsodurchdringender ist die Strahlung. Die Strahlenexposition des Patienten ist bei harter Strahlung geringer .
Röhrenstrom: Der Röhrenstrom oder das Röhrenstrom-Zeit-Produkt mAsbeeinflusst die „Menge“ der abgegebenen Strahlung, sprich: Dosisleistung bzw. Gesamtdosis. Je höher der Röhrenstrom, umso größer die Dosis-leistung der Röhre.
Filterung: Die Filterung dient zur Schwächung des „weichen“ Strahlen-anteils der Röntgenröhre (Aufhärtung). Dies dient u.a. zur Herabsetzung der Strahlendosis an der Haut des Patienten an der Strahleneintrittseite.
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Schwächung und Abschirmung der Röntgenstrahlung
Die Schwächung ist umso stärker, je höher die Dichte und die Ordnungszahl des Absorbers ist. Blei ist ein besonders guter Absorber.
Schichtdicken zur Schwächung von Röntgenstrahlung auf die Hälfte
0,1 mm7 mm40 mm100 keV
0,02 mm2 mm20 mm50 keV
0,005 mm0,1 mm8 mm20 keV
BleiBetonWasser
Schwächendes Material
Energie der Strahlung
Röntgenstrahlung wird beim Durchgang durch Materie geschwächt !Dabei wird aber nicht die Energie gemindert, sondern die Anzahl derStrahlungsquanten.
Absorber
gleiche Energie
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Dosisbegriffe im Strahlenschutz
physikalische Dosisbegriffe
Energiedosis D[D] = J/kg; 1 J/kg = 1 Gy
Dosisbegriffe
Dosisbegriffe im Strahlenschutz
effektive Dosis E[E] = Sievert = Sv
biologisch bewertete Dosis
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Warum benötigt man spezielle Dosisbegriffe im Strahlenschutz?
Strahlenwirkung wird beeinflusst
von
Energiedosis D
Strahlenart
zeitliche Dosisverteilung
räumliche Dosisverteilung
Gewebeart
Milieufaktoren
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Die „effektive Dosis“ ist die bestimmende Dosisgröße im Strahlenschutz.
Die effektive Dosis ist die für die Abschätzung des Strahlenrisikos von Personen relevante Größe im Strahlenschutz. Sie ist die Summe der mit denGewebewichtungsfaktoren wT multiplizierten Organäquivalentdosen HT.
Die Gewebewichtungsfaktoren hängen von der Strahlenempfindlichkeitdes jeweiligen Organs oder Gewebes ab.
Der höchstzulässige Grenzwert für die effektive Dosis beträgt 20 mSv/a.
Als Formel: TT
T HWE ⋅=∑ [E] = Sv
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Dosisgrenzwerte bei beruflicher Strahlenexposition!
§ 31a RöV• effektive Dosis: 20 mSv/a
• Augenlinse: 150 mSv/a
• Keimdrüsen, Gebärmutter, rotes Knochenmark: jeweils 50 mSv/a
• Haut, Hände, Unterarme, Extremitäten: jeweils 500 mSv/a
• Schilddrüse, Knochenoberfläche: jeweils 300 mSv/a
• für restliche Organe: jeweils 150 mSv/a
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Die drei „ A‘s “ des Strahlenschutzes
Abstand halten
Abschirmung verwenden
Aufenthaltszeit begrenzen
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Dosisbegriffe: Ionendosis J
C/kg (alt: Röntgen [R])
Menge an ionisierender Strahlung, die beim Durchgang durch ein Kilogramm Luft (bei Temp=0°C, p=1013 hPa) eine Ladung von 1 Coulomb erzeugt
Messung mit Stabdosimeter, Ionisationskammer, Zählrohr
1 C/kg entspricht etwa 35 J/kg (Energiedosis)
Umrechnung: 1 R = 2,58 x 10-4 C/kg (entspricht bei trockener Luft etwa 0,01 Gy)
1 C/kg = 3876 R
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Dosisbegriffe: Energiedosis
J/kg = Gy (alt: Rad [rd] radiation absorbed dose)
Energiemenge, die ein Stoff pro Masse bei Wechselwirkung mit ionisierenden Strahlen absorbiert
Umrechnung: 1 rd = 0,01 Gy1 Gy = 100 rd
Rad wurde bis 1977 verwendet (im medizin. Bereich bis Ende 1985), seit 1.1.1978 keine offizielle Einheit
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Dosisbegriffe: Äquivalentdosis / Organdosis
(nach Strahlenart unterschiedlich bewertete Energiedosis)
Sv (zur Unterscheidung zum Gy, da eigentlich auch J/kg) (alt: Rem radiation equivalent man)
Maß für die Strahlenbelastung absorbierte Energie x Qualitätsfaktor Q
Umrechnung: 1 Rem = 0,01 Sv = 10 mSv1 Sv = 100 Rem
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Dosisbegriffe: Strahlen-Wichtungsfaktoren
20Alphateilchen, Spaltfragmente, schwere Kerne
5Protonen, außer Rückstoßprotonen, Energie > 2 MeV
5> 20 MeV
10> 2 MeV bis 20 MeV
20> 100 keV bis 2 MeV
1010 keV bis 100 keV
5< 10 keVNeutronen, Energie
1Elektronen und Myonen, alle Energien
1Photonen, alle Energien
Strahlungs-Wichtungsfaktor W R
Art und Energiebereich
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Dosisbegriffe: Effektive (Äquivalent)Dosis
Sv
Berücksichtigt im Vergleich mit der Äquivalentdosis zusätzlich die unterschiedliche Empfindlichkeit der Organe des menschlichen Organismus gegenüber Strahlung.
Eff. Dosis Deff = Organdosis HT x Gewebe-Wichtungsfaktor WT
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Gewebe-Wichtungsfaktoren
0,05übrige Organe und Gewebe0,01Knochenoberfläche0,01Haut0,05Schilddrüse0,05Speiseröhre0,05Leber0,05Brust0,05Blase0,12Magen0,12Lunge0,12Dickdarm0,12Knochenmark (rot)0,20Keimdrüsen
Gewebe-Wichtungsfaktor wTOrgane und Gewebe
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Beruflich strahlenüberwachte Personen
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Jahreskollektivdosen
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Verteilung der Jahrespersonendosen
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Mittlere Jahrespersonendosis beruflich strahlenexp. Personenin Deutschland im Jahr 2007 in bestimmten Tätigkeit sbereichen
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Dosimetrie
Gleitschatten-Filmdosimeter
Photonen-Ringdosimeter
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Dosimetrie
Stabdosimeter
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Dosimetrie
Elektronisches Personen-Dosimeter
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Geschichte der Röntgendiagnostik
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Kuriose Röntgendiagnostik
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Pioniere der Röntgendiagnostik
Wilhelm Conrad Röntgen
Erste Röntgenaufnahme
Gustav Kaiser
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Historische Aufnahmen
23. Januar 1896 14. Februar 1896
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Die ersten medizinischIndizierten Röntgen-untersuchungen
28. Dezember 1895
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Zeittafel der Entwicklung der Radiologischen Diagno stik
1895 W. C. Röntgen stellt das erste Röntgenbild vor. 1896 Röntgendichte Kontrastmittel werden angewendet. 1901 W.C. Röntgen erhält den Nobelpreis für Physik. 1921 Die erste Myelographie wird durchgeführt. 1923 Die erste Angiographie am lebenden Menschen findet statt. 1928 Die erste Pyelographie wird durchgeführt. 1942 Ultraschall wird erstmals medizinisch eingesetzt. 1964 Charles T. Dotter entwickelt die operative Angioplastie. 1972 Godfrey Hounsfield wendet die Computer-Tomographie klinisch an. 1974 Andreas Roland Grüntzig stellt die Perkutane transluminale Katheter-
Angioplastie (PTCA) vor. 1975 Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) wird angewendet. 1977 Peter Mansfield führt die Magnetresonanz-Tomographie am Menschen durch. 1983 Die Digitale Durchleuchtung wird vorgestellt. 1989 Einführung der Spiral-CT. 1993 Entwicklung der Mehrzeilen-Spiral-CT. 1998 Die Virtuelle Endoskopie mittels CT und MRT wird vorgestellt.
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Röntgen‘s 1. Gerät
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Moderne Geräte
CT MRT
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Beispiele künstlicher / zivilisatorischer Strahlenb elastungen
Fernsehen 0,003 mSv/ a
das Bett mit einem Partner teilen 0,0005 mSv/ a
weniger als 10 km von einem Kernkraftwerk oder Kohlekraftwerk entfernt leben 0,001 mSv/ a
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Strahlenbelastungen beim Fliegen
28 – 50SingapurFrankfurt
45 – 110San FranciscoFrankfurt
3 – 6RomFrankfurt
17 – 28Rio de JaneiroFrankfurt
32 – 75New YorkFrankfurt
18 – 30JohannesburgFrankfurt
10 – 18Gran CanariaFrankfurt
Dosisbereich* [ µSv]AnkunftAbflug
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Zonen unterschiedlicher Höhenstrahlung
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Effektive Dosis häufiger Röntgenuntersuchungen
Zahnaufnahme < 0,01Knochendichtemessungen < 0,01 - 0,3Brustkorbaufnahme (Thorax) 0,02 - 0,08Extremitäten (Gliedmaßen) < 0,01 - 0,1Schädelaufnahme 0,03 - 0,1Hüfte 0,07 - 0,4Mammografie (Brustuntersuchung) 0,2 - 0,6Beckenübersicht 0,5 - 1,0Wirbelsäule 0,1 - 1,8Bauchraum (Abdomen) 0,6 - 1,1Magen 6 - 12Darm 10 - 18
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Effektive Dosis häufiger Röntgenuntersuchungen
Galle 1 - 8Harntrakt 2 - 5Bein-Becken-Phlebographie 0,5 - 2Arteriographie und Interventionen 10 – 30
Computertomografie (CT)CT Schädel 2 - 4CT Wirbelsäule 2 - 11CT Brustkorb (Thorax) 6 - 10CT Bauchraum (Abdomen) 10 -25
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Röntgen-, CT und MRT-Untersuchungen pro Jahr
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Effektive Dosis pro Einwohner
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Untersuchungen in Deutschland 2005
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Untersuchungen in Deutschland 2004
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Untersuchungen in Deutschland 2003
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Untersuchungen in Deutschland 1996 und 2002
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Es sollte NICHT geröngt werden:
• als sogenannte „Routine-Untersuchungen“
• bevor nicht alle anderen bisher erhobenen Befunde kritisch bewertet worden sind und feststeht, dass nur die Röntgendiagnostik die noch fehlende Information liefern kann
• ausschließlich als Beweismittel aus haftungsrechtlichen oder versicherungsrechtlichen Gründen.
Wird die Indikation in dieser Weise eingeschränkt, so bringt die Röntgendiagnostik ihren höchsten Nutzen.
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Schuhkauf bei Kindern
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Schuhkauf bei Kindern
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Atombomben
Trinity
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Hiroshima
Little Boy
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Nagasaki
Fat Man
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Wasserstoffbomben
Ivy Mike
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Orte bisher durchgeführter Kernwaffenexplosionen
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Eniwetok-Atoll
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Eniwetok-Atoll
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Eniwetok-Atoll
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Tschernobyl
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Sarkophag in Tschernobyl