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Deterministische Strahlenschäden: Entstehung und Folgen für den Körper

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Deterministische Strahlenschäden

Deterministische Schäden können für den menschlichen Organismus verheerend sein. Wie diese entstehen und wie sie sich auf den Körper auswirken.

    Ionisierende Strahlung können entweder sogenannte deterministische Strahlenschäden oder stochastische Schäden im menschlichen Organismus hervorrufen. Die Strahlenexposition kann tödliche Folgen und Spätfolgen für Menschen und Tiere haben. Die besten und gleichfalls traurigsten Beispiele sind der Atombombenabwurf 1945 im japanischen Hiroshima und Nagasaki sowie die Reaktorkatastrophe in Tschernobyl. Im folgenden Artikel geht es um die deterministischen – nicht zufallsbedingten – Strahlenwirkungen.

    Wenn die Strahlendosis den Schwellenwert von 500 Millisievert (mSv) überschreitet, treten deterministische Strahlenschäden auf. Die Schäden entstehen durch den Zelltod. Daraus resultiert ein Funktionsverlust des betreffenden Organs und Gewebes. Folgende Körperregionen sind besonders betroffen:

    • Haut
    • Haare
    • Schleimhaut des Magen-Darm-Traktes

    Wenn der Schwellenwert überschritten wird, steigt die Schwere der Schäden mit der Dosis an. Sind Menschen einer Dosis ausgesetzt, die unter dem Schwellenwert liegt, treten keine deterministischen Schäden auf. Wissenschaftler sind sich jedoch einig, dass stochastische Strahlenschäden (Spätfolgen) nicht ausgeschlossen sind.

    Wie deterministische Strahlenschäden entstehen

    Durch Radioaktivität (Radonstrahlung) kommt es zu einer Abtötung von Zellen oder auch massiven Zellschädigung in einem Organ- oder Gewebesystem durch Apoptose oder Nekrose.

    Werden durch Strahlung zu viele Zellen in einem Gewebe oder Organ durch eine hohe Strahlendosis abgetötet, kommt es zu verminderten Funktionen in dem jeweiligen Organ des Körpers. Es sind mehrheitlich ionisierende Strahlen, die für deterministische Strahlenschäden verantwortlich sind.

    Akute Strahlenschäden

    Wird von deterministischen Strahlenschädigungen gesprochen, sind damit in der Regel akute Schäden gemeint, die innerhalb weniger Tage oder einer Woche nach einer hohen Strahlenexposition mit hoher Dosis auftreten.

    Wie das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) mitteilt, zählen zu diesen akuten Strahlenschäden unter anderem:

    • Rötung der Haut und verbrennungsähnliche Erscheinungen
    • Haarausfall
    • Einschränkungen der Fruchtbarkeit
    • Blutarmut (Anämie)

    Der Strahlenschutz ist in der Strahlenschutzverordnung manifestiert. Darin sind unter anderem die Grenzwerte für Strahlungen festgelegt. Mit der Verordnung möchte der Gesetzgeber akute Strahlenschäden ausschließen.

    Spätfolgen von Strahlenschäden

    Neben den akuten deterministischen Strahlenschäden gibt es Schäden, die erst später auftauchen. Lungenfibrose ist hier das bekannteste Beispiel. Bei dieser Erkrankung nimmt das Bindegewebe in der Lunge zu. Das Resultat ist eine Störung der Lungenfunktion. In der Regel tritt die Lungenfibrose 6 bis 24 Monate nach der Bestrahlung auf.

    Strahlenunfall: Das sind die Folgen

    Unter den Reaktorkatastrophen von Tschernobyl und Fukushima werden gemeinhin Strahlenunfälle verstanden. Die Kriterien, die mit solchen Unfällen erfüllt sein müssen, werden von der Internationalen Atomenergie-Behörde (IAEA) festgelegt. Im Folgenden sind diese aufgeführt:

    • Fall der Ganzkörperbestrahlung mit Dosen, die größer als 0,25 Sievert sind und zur sofortigen Schädigung des Organismus als blutbildendes System führen.
    • Lokale Organ- und Gewebebestrahlung und Hautbestrahlung mit Dosen von mehr als 6 Sievert.
    • Lokale Bestrahlung von Organen durch externe Quellen. Hier müssen die Dosen größer als 0,4 Sievert sein.
    • Medizinische Unfälle

    Die frühen Strahlenwirkungen einer Ganzkörper- und großvolumigen Teilkörperexposition werden unter dem Begriff „akutes Strahlensyndrom“ zusammengefasst.

    Unterschiedliche Erscheinungsformen der akuten Strahlenkrankheit

    Die Strahlenkrankheit wird nochmals in Abhängigkeit von der Dosis sowie der betroffenen Organe und Leitsymptome unterschieden.

    • In einem Dosisbereich von einem bis sechs Gray (Gy) treten Veränderungen im Blutbild auf.
    • Bei einem Dosisbereich von 5 bis 20 Gy treten Effekte an der Magen-Darm-Schleimhaut auf. In der Wissenschaft wird von der Entwicklung einer gastrointestinalen Form gesprochen.
    • Bei Strahlenexpositionen ab 20 Gy treten schwere Schäden des zentralen Nervensystems auf.
    • Strahlenschäden an der Haut sowie an den Schleimhäuten werden als mukokutane Form bezeichnet. Diese Strahlenkrankheiten treten bereits ab einer Dosis von 3 Gy auf.

    Verschiedene Entwicklungsphasen

    Neben den unterschiedlichen Erscheinungsformen gibt es verschiedene Entwicklungsphasen der Strahlenkrankheit. Diese sind im Folgenden kurz und knapp zusammengefasst.

    • Prodromalphase: Symptome, wie Übelkeit und Erbrechen sind typisch für diese Phase. Je höher die Dosis ist, desto schwerer sind die deterministischen Strahlenschäden und desto länger ist auch das Strahlensyndrom. Dementsprechend länger halten die Symptome an.
    • Latenzphase: Diese Phase wird auch als symptomlose Zeit bezeichnet. Mit steigenden Dosen nimmt die Dauer der Latenzphase ab.
    • Phase der Erkrankung und Erholung: Je nach Schwere des Krankheitsbildes fallen beide Phasen unterschiedlich lang aus.

    Fazit: Die Wirkung von Strahlung

    Abschließend zum Thema deterministische Strahlenschäden soll nochmals darauf eingegangen werden, wie Strahlung generell auf den Organismus wirkt. Wenn ionisierende Strahlung – Radioaktivität – auf eine Zelle trifft, wird die Strahlungsenergie von den Molekülen der Zelle aufgenommen. Durch die Energie, die bei der Strahlung entsteht, werden die Elektronen aus dem Molekül herausgeschlagen.

    Durch die ionisierende Strahlung entstehen deterministische Strahlenschäden. In der Regel sind es unmittelbar auftretende Schäden an Geweben und Organen. Darüber hinaus kommt es durch die Strahlung zur Abtötung oder Fehlfunktionen von zahlreichen Zellen des Körpers.

    Die Wirkung der Strahlung ist allerdings abhängig von der Dauer und der Dosis. Wird der Schwellenwert von 500 mSv nicht überschritten, fällt die Wirkung auf den Körper nicht so drastisch aus, als wenn der Schwellenwert überschritten wird.

    Autor: Redaktion Safety Xperts

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