Tierärztliche Hochschule Hannover
Untersuchungen zur Strahlenexposition des radiologisch tätigen Personals bei der Radiographie von Heimtieren, Reptilien sowie Zier- und Wildvögeln
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von Yvonne Eckert
Herford
Hannover 2015
Medizinische Physik
Univ.-Prof. Dr. M. Fehr
Klinik für Heimtiere, Reptilien, Zier- und Wildvögel
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. H. Seifert
Univ.-Prof. Dr. M. Fehr
2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. B. Schröder
Tag der mündlichen Prüfung: 27.05.2015
Wissenschaftliche Veröffentlichungen:
Radiation exposure of the radiological staff caused by radiography of small mammals, reptiles and birds; Y. Eckert, M. Lüpke, M. Fehr, H. Seifert; Vet Med Austria, submitted, March, 19, 2015.
Posterpräsentation: 20th FECAVA Eurocongress, 60th Congress of GSAVA, Munich, Germany, Nov. 6-9, 2014; Radiation exposure of the radiological staff caused by radiography of small mammals, reptiles and birds; Y. Eckert, M. Lüpke, M. Fehr, H. Seifert.
Meinen Eltern
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ... 1
2 Literaturübersicht ... 3
2.1 Strahlenphysikalische und strahlenbiologische Grundlagen ... 3
2.1.1 Direkt und indirekt ionisierende Strahlung ... 3
2.1.2 Eigenschaften der Röntgenstrahlung ... 3
2.1.3 Wechselwirkungen von diagnostisch genutzter Röntgenstrahlung mit Materie ... 4
2.1.4 Wirkungen ionisierender Strahlung auf biologische Systeme ... 4
2.2 Strahlenschäden ... 5
2.3 Dosisbegriffe und Dosisgrößen ... 6
2.4 Dosimetrische Messverfahren ... 9
2.4.1 Allgemeine Übersicht ... 9
2.4.2 Dosimetrie mit Ionisationskammern ... 9
2.4.3 Thermolumineszenzdosimetrie ... 11
2.5 Allgemeine Grundlagen des Strahlenschutzes ... 14
2.5.1 Strahlenexposition und Strahlenrisiko ... 14
2.5.2 Strahlenempfindlichkeit der Augenlinse ... 15
2.5.3 Gesetze und Richtlinien ... 16
2.5.4 Strahlenschutz und Dosisgrenzwerte ... 17
2.6 Radiographie bei Heimtieren, Reptilien, sowie Zier- und Wildvögeln ... 19
2.7 Übersicht über Studien zur Strahlenexposition in der Veterinärmedizin ... 19
3 Material und Methoden ... 23
3.1 Röntgentechnik ... 23
3.2 Radiographische Standardverfahren ... 24
3.3 Patientengut ... 25
3.4 Personen ... 25
3.5 Strahlenschutz des radiologisch tätigen Personals ... 25
3.5.1 Strahlenschutzkenntnisse ... 25
3.5.2 Strahlenschutzkleidung ... 25
3.6 Dosismessungen ... 26
3.6.1 Ortsdosismessungen ... 26
3.6.2 Dosismessungen am radiologisch tätigen Personal ... 29
3.6.2.1 Verteilung der Messorte ... 29
3.6.2.2 Protokollierung dosisrelevanter Parameter ... 29
3.7 Thermolumineszenzdosimetrie ... 30
3.7.1 Verwendete TLDs ... 30
3.7.2 Vorbereitung der Dosimeter ... 32
3.8.4 Erkennungs- und Nachweisgrenze für gemessene Dosismengen ... 37
3.8.5 Statistische Auswertung der Messergebnisse ... 39
4 Ergebnisse ... 40
4.1 Ortsdosismessungen ... 40
4.2 Dosismessungen am radiologisch tätigen Personal ... 44
4.2.1 Allgemeine Übersicht ... 44
4.2.2 Radiographie bei Heimtieren ... 48
4.2.3 Radiographie bei Reptilien ... 49
4.2.4 Radiographie bei Vögeln ... 50
4.2.5 Dosisbeeinflussende Parameter ... 51
5 Diskussion ... 58
5.1 Ortsdosismessungen ... 58
5.2 Personendosismessungen ... 60
5.2.1 Allgemeine Übersicht ... 60
5.2.2 Radiographie bei Heimtieren, Reptilien und Vögeln ... 61
5.2.3 Strahlenexposition der am stärksten exponierten Körperregionen... 61
5.3 Dosisbeeinflussende Parameter ... 62
5.3.1 Einfluss der Tierarten ... 62
5.3.2 Einfluss der Patientenmasse ... 63
5.3.3 Einfluss der Belichtungsparameter ... 63
5.3.4 Einfluss der Schutzkleidung ... 64
5.4 Diskussion der gemessenen Dosiswerte ... 65
5.4.1 Vergleich zwischen Ortsdosis- und Personendosismessungen ... 65
5.4.2 Theoretische Abschätzung der zu erwartenden Einfalls- und Streustrahlendosis .. 66
5.4.3 Abschätzung der effektiven Dosis ... 67
5.4.4 Abschätzung der Strahlenexposition pro Kalenderjahr ... 68
5.4.5 Abschätzung der Strahlenexposition der Augenlinse ... 70
5.5 Schlussfolgerungen bezüglich des Strahlenschutzes ... 70
5.5.1 Aktuelle Strahlenschutzsituation in der Klinik für HRZW ... 70
5.5.2 Routinemäßiges Röntgen ohne Narkose ... 72
6 Zusammenfassung ... 74
7 Summary ... 77
8 Literaturverzeichnis ... 79
9 Abkürzungsverzeichnis ... 83
10 Abbildungsverzeichnis ... 84
11 Tabellenverzeichnis ... 87
12 Anhang ... 89
12.1 Bestimmung der Kerma ... 89
12.2 Ergebnisse der Ortsdosismessungen ... 90
12.3 Ergebnisse der Personendosimetrischen Untersuchungen... 93
13 Danksagungen ... 109
Einleitung 1
1 Einleitung
Die Radiographie hat sich in der klinischen Routine innerhalb der Veterinärmedizin etabliert.
Insbesondere bei Vögeln und Reptilien sind viele der üblichen klinischen Untersuchungsmethoden wie Palpation und Auskultation aufgrund der anatomischen Gegebenheiten dieser Tiere nicht zufriedenstellend einsetzbar, so dass das Röntgen eine wesentlich größere Bedeutung als weiterführende Untersuchungsmethode hat, als beispielsweise bei Hund oder Katze. Im Heimtierbereich wird die Röntgenuntersuchung ebenfalls häufig genutzt, um Organstrukturen im Detail darzustellen und Palpations- und Auskultationsbefunde zu verifizieren (Ewringmann und Glöckner, 2005).
Das Röntgen nicht narkotisierter Tiere ist immer mit einer Strahlenexposition für die Menschen verbunden, die das Tier fixieren und sich daher mit im Röntgenraum aufhalten. Die gesetzlichen Grundlagen zum Strahlenschutz des Menschen werden durch europäische Richtlinien bestimmt. Am 02. Februar 2014 ist die Richtlinie 2013/59/EURATOM des Rates vom 5. Dezember 2013 zur Festlegung grundlegender Sicherheitsnormen für den Schutz vor den Gefahren einer Exposition gegenüber ionisierender Strahlung in Kraft getreten. Mit der Umsetzung der Richtlinie werden bis 2018 die Dosisgrenzwerte für die Augenlinse in der nationalen Strahlenschutzgesetzgebung gesenkt (RL 2013/15/EURATOM, 2014). Um die richtigen Schlussfolgerungen für den praktischen Strahlenschutz ziehen zu können, muss die tatsächliche Strahlenexposition des radiologisch tätigen Personals bei radiologischen Untersuchungen bestimmt werden.
Die Messungen hierzu wurden in der Klinik für Heimtiere, Reptilien, sowie Zier- und Wildvögel der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (HRZWV) während der Röntgenuntersuchung an Patienten durchgeführt. In dieser Klinik gehört die Radiographie als weiterführende Untersuchungsmethode zur Routine.
Alle Röntgenaufnahmen werden in zwei Ebenen, im laterolateralen und ventrodorsalen Strahlengang, durchgeführt, wie dies zur Beurteilung der zu untersuchenden Organe notwendig ist (Brinkmeier und Kummerfeld, 2000).
Die Tiere verfügen meistens über geringe Körpergrößen und haben dementsprechend ein geringes Körpergewicht. Zudem sind sie oft sehr wehrhaft und müssen deshalb ausreichend sicher vom radiologisch tätigen Personal fixiert werden. Hierbei gelangen die Finger des fixierenden Personals häufig mehr in die Nähe des Zentralstrahls, als dies beim Röntgen von Großtieren der Fall ist (Ewringmann, 2009).
Die Tiere werden häufig ohne Narkose geröntgt, um ihnen eine Belastung des Herz- Kreislaufsystems durch die Narkotika zu ersparen. Die Röntgendurchleuchtungs- und Aufnahmezeiten können durch ein routiniertes Untersuchungsteam reduziert werden (Brinkmeier und Kummerfeld, 2000). Das Narkoserisiko bei Kleinsäugern ist deutlich höher als bei Hunden. Ursachen hierfür liegen unter anderem in dem erhöhten Stress, dem v.a.
Kaninchen während der Narkoseeinleitung ausgesetzt sind und darin, dass Erkrankungen des Atmungssystems und des Verdauungstraktes häufig Indikationen für ein Röntgenbild darstellen und diese Erkrankungen stets auch ein erhöhtes Narkoserisiko mit sich bringen.
Die Ziele dieser Arbeit sind:
1. Die Strahlenexposition des radiologisch tätigen Personals bei der Radiographie von Heimtieren, Reptilien, Zier- und Wildvögeln ist zu bestimmen. Im Rahmen der klinischen Routine wird die Strahlenexposition relevanter Organe und Körperteile bestimmt.
2. Die Unterschiede der Strahlenexposition beim Röntgen verschiedener Tierarten und der Einfluss verschiedener dosisrelevanter Parameter sind herauszuarbeiten.
3. Die Strahlenschutzmaßnahmen der Klinik sind zu beschreiben und mögliche Verbesserungen zu diskutieren.
4. Die Strahlenexposition des radiologisch tätigen Personals soll im Vergleich zum Narkoserisiko von Heimtieren, Reptilien und Vögeln beurteilt werden.
Literaturübersicht 3
2 Literaturübersicht
Strahlenphysikalische und strahlenbiologische Grundlagen 2.1
2.1.1 Direkt und indirekt ionisierende Strahlung
und Röntgenstrahlung sind ionisierende Strahlungen. Eine ionisierende Strahlung ist dadurch definiert, dass ihre Energie ausreicht, um Atome oder Moleküle zu ionisieren.
Direkt ionisierende Strahlung besteht aus elektrisch geladenen Teilchen, die ihre kinetische Energie im Wesentlichen durch eine Vielzahl von Stoßprozessen mit Atomen an die Materie abgeben. Die Atome werden durch die Wechselwirkung mit den geladenen Teilchen ionisiert.
Bei der indirekt ionisierenden Strahlung überträgt ein neutrales Teilchen seine gesamte oder zumindest einen Teil seiner Energie auf ein Atom. Dies führt zur Emission eines elektrisch geladenen Sekundärteilchens (z. B. Sekundärelektron) hoher Energie, das die Atome der benachbarten Materie ionisiert (Krieger, 2002a).
2.1.2 Eigenschaften der Röntgenstrahlung
Röntgenstrahlung ist eine indirekt ionisierende Strahlung. Es handelt sich um Photonenstrahlung, deren Energie im Bereich von 10 keV bis 50 MeV liegen kann. In Abhängigkeit von der Erzeugung der Röntgenstrahlung wird zwischen Bremsstrahlung und charakteristischer Röntgenstrahlung unterschieden. Die Bremsstrahlung entsteht durch eine starke Beschleunigung geladener Teilchen. Dagegen entsteht die charakteristische Röntgenstrahlung in der Atomhülle nach Ionisation eines Atoms.
Durch Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit Materie kann es zur Absorption der Photonenenergie und zur Streuung der Photonen kommen. Hierbei entstehen hochenergetische Sekundärelektronen, die ihre Energie durch Stoßprozesse an die benachbarte Materie abgeben und so die Atome und Moleküle anregen und ionisieren können (Krieger, 2002b).
2.1.3 Wechselwirkungen von diagnostisch genutzter Röntgenstrahlung mit Materie Trifft die Photonenstrahlung auf die Atomhülle, kommt es zu verschiedenen Wechselwirkungen. Hier wird zwischen kohärenter und inkohärenter Streuung, sowie Photoionisation unterschieden (Krieger, 2002b).
Die kohärente Streuung wird auch klassische Streuung genannt und beschreibt einen Vorgang, bei dem Photonen gestreut werden. Hierbei bleibt die Atomhülle unverändert, und es kommt zu keiner Energieübertragung. Von inkohärenter Streuung spricht man, wenn eines der äußeren Hüllenelektronen aus der Atomhülle gestoßen wird, so dass das Atom ionisiert wird. Bei den Photonen kommt es neben einer Richtungsänderung zu einem Energieverlust. Diese Streuung wird auch als Comptonstreuung bezeichnet (Krieger, 2002b).
Die Photoionisation wird auch als Photoeffekt bezeichnet. Durch Absorption eines Photons wird ein Elektron aus einem Atom gelöst Es kommt zur Emission von charakteristischer Röntgenstrahlung durch das ionisierte Atom. Das ausgelöste Elektron kann durch weitere Wechselwirkungen mit Atomen Bremsstrahlung erzeugen und/oder andere Atome ionisieren.
Insgesamt ist die Art der Wechselwirkung vor allem von der Energie der Photonenstrahlung und der Ordnungszahl des Materials abhängig. Bei den Wechselwirkungen von diagnostischer Röntgenstrahlung (Energie kleiner 150 keV) mit Materie dominieren die Compton-Streuung und die Photoionisation (Krieger, 2002b).
2.1.4 Wirkungen ionisierender Strahlung auf biologische Systeme
Allgemein wird zwischen direkter und indirekter Strahlenwirkung unterschieden. Bei der direkten Strahlenwirkung erfolgen Energieabsorption, Reaktionen und Schäden am gleichen biologischen Molekül. Bei der indirekten Strahlenwirkung erfolgen die Strahlenabsorption und die Bildung von Wasserradikalen. Diese reagieren sekundär mit biologischen Molekülen, wie zum Beispiel Enzymen oder der DNA.
Die einzelnen Phasen der Strahlenwirkung lassen sich in eine physikalische, chemische, biochemische und biologische Phase unterteilen. Hierbei handelt es sich um viele, zeitlich sich z. T. überlappende Prozesse, die von Bruchteilen einer Sekunde bis zu mehreren Jahrzehnten andauern können.
Literaturübersicht 5
Die physikalische Phase umfasst Wechselwirkungen der ionisierenden Strahlung mit Atomen der biologischen Materie. Es entsteht eine Vielzahl von Sekundärelektronen, die für die weitere Energieübertragung verantwortlich sind. Die Strahlungsenergie wird durch die Materie absorbiert und Atome und Moleküle werden in einem Zeitraum von 10 Sekunden angeregt und ionisiert (Münter, 2006).
Die chemische Phase beschreibt die Reaktion angeregter und ionisierter Atome und Moleküle mit anderen Molekülen. Es stehen intra- und intermolekulare chemische Reaktionen im Vordergrund, die abhängig von der Molekülstruktur sind. Hierbei entstehen Radikale, wobei die Radiolyse von Wasser den Hauptanteil ausmacht, da die Zellen zu einem Großteil aus Wasser bestehen.
Veränderungen der Struktur der Biomoleküle machen die biochemische Phase aus. Zudem erfolgen enzymatische Reaktionen und Reparaturprozesse der veränderten Biomoleküle (Münter, 2006).
Während der biologischen Phase können irreversible Auswirkungen auf die Biomoleküle entstehen. Hierzu gehören Störungen des Zellstoffwechsels und Mutationen. Schäden der DNA sind als besonders schwerwiegend einzustufen. Zum einen, weil die DNA alle für die Zelle relevanten Informationen enthält. Zum anderen ist die DNA in der Zelle im Gegensatz zu Proteinen und Enzymen nur einmal vorhanden (Münter, 2006).
Strahlenschäden 2.2
Zeigen sich Strahlenschäden bereits im bestrahlten Organismus selber, spricht man von somatischen Schäden. Genetische Strahlenschäden liegen vor, wenn Keimzellen und somit die Folgegeneration/en betroffen sind.
Stochastische Schäden umfassen sowohl somatische als auch genetische Veränderungen der Zellen durch Strahlung. Hier gilt das „Alles- oder Nichts-Gesetz“: jede Dosis kann einen Schaden auslösen, die Wahrscheinlichkeit für einen Strahlenschaden steigt jedoch mit der Dosis an (Tempel und Zallinger, 1998). Im LNT-Modell (LNT= linear-non-threshold) wird ein linearer Zusammenhang zwischen Dosis und Schadwirkung auch bei niedrigen Dosiswerten angenommen. Die ICRP und die UNSCEAR definierten geringe Strahlendosen ab einem
6
Bereich von 100 mSv oder weniger (Internationale Strahlenschutzkommission, 2007;
UNSCEAR, 2012). Anwendung findet das LNT-Modell vor allem im Zusammenhang mit stochastischen Schäden (Krebserkrankungen) (Internationale Strahlenschutzkommission, 2007).
Die deterministischen Strahlenschäden dagegen treten erst auf, wenn eine Schwellendosis überschritten wird. Ziel des Strahlenschutzes ist es, deterministische Strahlenschäden auszuschließen und die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten stochastischer Strahlenschäden auf einem akzeptablen Maß zu halten (Tempel und Zallinger, 1998).
Dosisbegriffe und Dosisgrößen 2.3
Um die Wirkung der Strahlen im Gewebe zu quantifizieren, wurden verschiedene Dosisgrößen eingeführt. Durch die Ermittlung der Absorption von Strahlungsenergie durch Gewebe ist es möglich, die Strahlenexposition exponierter Personen zu charakterisieren und diese auch in Bezug auf mögliche Strahlenschäden und Verbesserungsmöglichkeiten hinsichtlich des Strahlenschutzes auszuwerten.
Bei Ionendosis, Energiedosis und Kerma handelt es sich um physikalische Dosisgrößen. Diese beschreiben die Absorption von Strahlungsenergie im Gewebe.
Die Ionendosis (J) beschreibt den Quotienten aus der Summe der elektrischen Ladungen eines Vorzeichens (dQ), die durch Bestrahlung mit ionisierender Strahlung erzeugt wurden und der Masse der bestrahlten Luft (dmₐ). Sie wird in Coulomb (C) pro kg gemessen (Krieger, 2002c).
[1]
Bildet man den Quotienten aus absorbierter Energie ( ) und der Masse (dm) des bestrahlten Stoffes, erhält man die Energiedosis D (Krieger, 2002c).
[2]
Die Einheit der Energiedosis ist Joule pro kg. Als besondere Einheit der Energiedosis wurde Gray (Gy) festgelegt. Ein Gray entspricht einem Joule pro kg (Internationale Strahlenschutzkommission, 2007). Die Absorption der Energie wird vor allem durch die
dma
J dQ
d
dm D d
Literaturübersicht 7
Sekundärelektronen bestimmt. Die Bildung der Sekundärelektronen ist abhängig vom Material, mit dem die Strahlung wechselwirkt. Da so die Energiedosis bei gleicher Strahlungsmenge von der Art der bestrahlten Materie abhängt, muss das Absorbermaterial bei Angabe der Energiedosis genannt werden (Krieger, 2002c).
Die Dosisgröße Kerma ist ein Akronym aus kinetic energy released per unit mass. Sie wird ebenfalls in Gray gemessen und ist als Quotient aus der kinetischen Anfangsenergie, die die geladenen Sekundärteilchen der ersten Generation besitzen (dEkinA )und der Masse des bestrahlten Volumenelements (dm) definiert (Krieger, 2002c).
[3]
Bei niederenergetischer Photonenstrahlung wird die Kerma der Energiedosis vorgezogen (Krieger, 2002c).
Betrachtet man die dargestellten Dosisgrößen pro Zeit, erhält man die Dosisleistung. Die Dosisleistung gibt an, wie viel Dosis pro Zeiteinheit absorbiert wird. Sie ist vor allem in Hinblick auf die Vorhersage von Strahlenschäden nützlich (Krieger, 2002c).
Im Strahlenschutz wird zwischen Dosismessgrößen und Körperdosisgrößen unterschieden.
Erstere werden vor allem für die Orts- und Personendosimetrie genutzt, letztere werden vor allem für Strahlenschutzzwecke genutzt (Krieger, 2002c) .
Die Wirkung von und Röntgenstrahlung auf biologisches Gewebe ist bei gleichen Energiedosen trotzdem verschieden. Daher wurde die Äquivalentdosis eingeführt. Multipliziert man die Energiedosis D mit einem dimensionslosen Qualitätsfaktor Q, erhält man die Äquivalentdosis H. Diese wird in Sievert (Sv) gemessen.
[4]
Für Röntgenstrahlung ist der Qualitätsfaktor gleich 1 (Krieger, 2002c). Die Äquivalentdosis an einem bestimmten Ort wird als Ortsdosis bezeichnet (RöV, 2011a).
dm dEkinA
K
D Q H
Die Körperdosis ist ein Sammelbegriff für die Organdosis und die effektive Dosis. Die Organdosis Ht ist die Äquivalentdosis für ein bestimmtes Organ bzw. Gewebe. Sie ergibt sich als Produkt aus der Energiedosis des Organes und dem Strahlungs-Wichtungsfaktor wr.
[5]
Der Strahlungs-Wichtungsfaktor entspricht näherungsweise dem Qualitätsfaktor und berücksichtigt ebenfalls die verschiedenen Strahlungsarten. Die Einheit der Organdosis ist Sievert (Sv) (Krieger, 2002c).
Multipliziert man die einzelnen Organdosen mit dem zugehörigen Gewebe-Wichtungsfaktor und addiert die Produkte, so erhält man die effektive Dosis E, gemessen in Sievert (Sv).
[6]
Diese wird vor allem genutzt, um die Wahrscheinlichkeit von Strahlenschäden abschätzen zu können. Die einzelnen Gewebe-Wichtungsfaktoren sind in Anhang II der RL 2013/59/EURATOM angegeben (s. Tab. 1). Je größer der Gewebe-Wichtungsfaktor für ein Organ ist, desto größer ist die Gefahr, dass durch Bestrahlung dieses Organs ein stochastischer Strahlenschaden entsteht (RL 2013/15/EURATOM, 2014).
H H
w Ht r
wt
t tH w E
Literaturübersicht 9
Tab. 1: Gewebe-Wichtungsfaktoren wt nach Anhang II der RL 2013/59/EURATOM (RL 2013/15/EURATOM, 2014).
Gewebe oder Organ
Gewebe-Wichtungsfaktor wt
Keimdrüsen 0,08
Knochenmark (rot) 0,12
Kolon 0,12
Lunge 0,12
Magen 0,12
Blase 0,04
Brust 0,12
Leber 0,04
Oesophagus 0,04
Schilddrüse 0,04
Haut 0,01
Knochenoberfläche 0,01
Gehirn 0,01
Speicheldrüsen 0,01
restliche Gewebe* 0,12
*bezieht sich auf das arithmetische Mittel der Dosen für Nebennieren, obere Atemwege, Gallenblase, Herz, Nieren, Lymphknoten, Muskelgewebe, Mundschleimhaut, Bauchspeicheldrüse, Prostata, Dünndarm, Milz, Thymus, Gebärmutter/ Gebärmutterhals.
Gemäß RöV beschreibt die Personendosis die Äquivalentdosis, gemessen an einer repräsentativen Stelle der Körperoberfläche. Hierbei wird zwischen der Oberflächen- Personendosis und der Tiefen-Personendosis unterschieden. Erstere wird in einer Tiefe von 0,07 mm, letztere in 10 mm Tiefe gemessen. Als repräsentative Körperstelle gilt für beide die Tragstelle des Personendosimeters (in der Regel an der Vorderseite des Rumpfes) (RöV, 2011).
Aufgrund der Tatsache, dass die Personendosis nur an einem Punkt am Körper gemessen wird, unterscheidet sie sich von der effektiven Dosis.
Dosimetrische Messverfahren 2.4
2.4.1 Allgemeine Übersicht
Es gibt verschiedene Dosismessverfahren, die für die Bestimmung der Strahlenexposition von beruflich strahlenexponierten Personen genutzt werden. Die Personendosimetrie dient der Überprüfung, ob gesetzlich festgelegte Dosisgrenzwerte eingehalten werden.
Die unterschiedlichen Detektoren sollten bestimmte Forderungen erfüllen. Hierzu gehören unter anderem eine hohe Empfindlichkeit (diese beschreibt das Verhältnis von Messgröße zu
Messsignal), eine hohe Messgenauigkeit und eine gute Reproduzierbarkeit der Messergebnisse (Krieger, 2002a).
Zwei der in der Radiologie häufig genutzten Messverfahren werden im Folgenden genauer dargestellt.
2.4.2 Dosimetrie mit Ionisationskammern
Bei der Ionisationskammer handelt es sich um ein elektrisches Dosismessgerät. Sie stellt grundsätzlich einen kleinen gasgefüllten Hohlraum dar. Das häufigste Füllgas ist Luft, die zum einen frei verfügbar ist. Zum anderen sind die luftgefüllten Ionisationskammern geeignet, die Luft- und Wasserkerma zu bestimmen (Reich, 1990). Durch Wechselwirkungen der ionisierenden Strahlung mit Luftmolekülen wird Strahlungsenergie auf einzelne Luftmoleküle übertragen, die Luft wird ionisiert und es entstehen positiv geladene Ionen und Elektronen (Kapsch, 2013).
In der Ionisationskammer erzeugt eine elektrische Spannung ein elektrisches Feld. Das elektrische Feld muss ausreichend stark sein, damit die bei der Bestrahlung des Gases entstehenden positiven und negativen Ionen getrennt werden können, bevor sie wieder rekombinieren. Gleichzeitig darf die Spannung nicht zu hoch gewählt werden, da sonst die Gefahr besteht, dass die beschleunigten Elektronen und positiven Ionen weitere Atome des Füllgases ionisieren (Krieger, 2002a).
Die auf die Anode treffenden Elektronen werden als elektrischer Strom gemessen. Das Produkt aus Stromstärke und Zeit ergibt die Gesamtladung der Elektronen, aus der die Ionendosis (s.
Kap. 2.3) berechnet werden kann.
Je nach ihrer Bauart und der zu messenden Dosis bzw. Dosisleistung wird zwischen verschiedenen Formen von Ionisationskammern unterschieden.
Als Standardkammer für die absolute Dosimetrie wird die Parallelplattenkammer verwendet.
Vereinfacht ausgedrückt, handelt es sich hierbei um zwei Elektroden, zwischen denen sich ein gasgefüllter isolierender Bereich befindet. Diese Ionisationskammern werden vor allem für Eich- und Kalibrierzwecke genutzt. Aufgrund der Tatsache, dass sie sehr groß und unhandlich
Literaturübersicht 11
sind, sowie ihrer ausgeprägten Richtungsabhängigkeit, sind sie für die klinische Personendosimetrie nicht geeignet (Krieger, 2002a).
Eine spezielle Ausführung der Parallelplattenkammer stellt die Flachionisationskammer dar.
Diese verfügt über nur eine strahlendurchlässige Kondensatorplatte. Sie wird meistens aus einer graphitbelegten Membran gebildet. Die andere Elektrode ist dagegen mit dem Kammerkörper verbunden. Der Vorteil der Flachionisationskammer besteht darin, dass sie sich aufgrund eines definierten Messortes vor allem zur Dosismessung in räumlich variablen Strahlungsfeldern eignet. Jedoch muss man ihren ausgeprägten Richtungscharakter berücksichtigen, so dass die Strahlung senkrecht auf das Eintrittsfenster fallen sollte (Krieger, 2002a).
2.4.3 Thermolumineszenzdosimetrie
Die Thermolumineszenzdetektoren (TLD) bestehen vor allem aus chemischen Verbindungen wie Lithiumfluorid (LiF) oder Kalziumsulfat. Die Funktionsweise der TLD lässt sich gut mit Hilfe des energetischen Bändermodells erklären. In anorganischen Kristallen sind die Atome regelmäßig, periodisch in Kristallgittern angeordnet. In den inneren Schalen sind die Elektronen den Atomen fest zugeordnet. In den äußeren Bereichen werden die Elektronenniveaus durch Wechselwirkung der Kristalle stark verbreitert, so dass sie Energiebänder bilden. Zwischen den einzelnen Energiebändern befinden sich so genannte energetisch verbotene Zonen, die Bandlücken (engl. Gaps). In diesen Bereichen können sich keine Elektronen befinden (Krieger, 2002a).
Als Valenzelektronen werden die äußersten Elektronen der Einzelatome in den Bändern mit den höchsten Energien beschrieben. Das Valenzband stellt das letzte vollständig gefüllte Energieband des Kristalls dar. Oberhalb dieses energetischen Grundzustandes befindet sich ein weiteres Band mit einem höheren Energiezustand, das sogenannte Leitungsband. Die Energiedifferenz zwischen Leitungs- und Valenzband ist für angeregte, frei bewegliche Elektronen die Anregungsenergie, die nötig ist, um vom Valenz- in das Leitungsband zu wechseln. Durch Wärme, Licht oder ionisierende Strahlung kann diese Energie zugeführt werden. Werden Elektronen aus dem Valenzband entfernt, entstehen Elektronenlöcher (Defektelektronen). Diese verhalten sich wie lokale positive Ladungen (Krieger, 2002a).
Die LiF-Kristalle sind mit Fremdatomen wie Magnesium, Phosphat oder Mangan dotiert. Die Verunreinigung der Kristalle führt zu einer Abweichung von der idealen periodischen Kristallstruktur. Dabei entstehen zusätzliche Energieniveaus zwischen Valenz- und Leitungsband, die so genannten Elektronenfallen (traps). Elektronen, die in diese Zustände gelangen, sind für die Auswertung bestrahlter Thermolumineszenzdosimeter relevant (Krieger, 2002a).
Die in den Traps gefangenen Elektronen werden durch Zufuhr von Energie (thermische Energie, ionisierende Strahlung oder Lichtenergie) in das höhere Energieniveau (Leitungsband) gehoben. Hier können sie sich wieder frei bewegen und "fallen" unter Emission von Licht zurück in das Valenzband. Je nach energetischem Abstand der Elektronen zum Leitungsband ist für das Anheben eine unterschiedliche Menge Energie nötig. So werden je nach zugeführter Energiemenge unterschiedliche Traps entleert.
Die Dotierung der Kristalle mit geeigneten Metallatomen führt zur Entstehung von Leuchtzentren. Leuchtzentren bestehen aus verbotenen Lochzuständen (Löchertraps), dicht über dem Valenzband. Durch das Einfangen von Löchern werden die Löchertraps aktiviert. Zur Deaktivierung kommt es, wenn Elektronen beim Rücksprung aus dem Leitungsband in solchen Leuchtzentren eingefangen werden. Die überschüssige Energie wird in Form von sichtbarem Licht freigesetzt. Je nach Konzentration der Leuchtzentren variiert die Leuchtintensität (s. Abb.
1).
Literaturübersicht 13
Abb. 1: TLD während der Exposition mit ionisierender Strahlung; (a) Erzeugung von beweglichen Elektronen-Loch Paaren durch Anregung, (b) Einfangen der Elektronen und Löcher in Traps (T) oder Leuchtzentren (A), (c) direkt strahlende oder strahlungsfreie Rekombination von Elektronen-Loch-Paaren, (d) Einfangen von Elektronen und Löchern in aktivierten Leuchtzentren (A) und deren Deaktivierung unter Emission von Licht, Elektronenzustände = ausgefüllte Kreise, Lochzustände = offene Kreise (Krieger, 2001a).
Für die Bestimmung der gespeicherten Dosis in den TLD wird die Thermolumineszenz genutzt.
Als Thermolumineszenz wird die Emission von Licht bei der Erwärmung eines Festkörpers nach vorheriger Anregung bezeichnet (Herforth et al., 1985). Die bei einer Exposition mit ionisierender Strahlung in metastabile Zustände übertragene Energie wird durch thermische Energiezufuhr in Form von Licht freigesetzt. Die emittierte Lichtmenge ist proportional zur absorbierten Strahlendosis. Sie wird mithilfe von Photomultipliern gemessen und in eine elektrische Ladung umgewandelt. Liegen Elektronen in Traps dicht unter dem Leitungsband, reicht zum Teil schon Zimmertemperatur für eine Entleerung der Traps aus. Dieses unerwünschte Löschen von gespeicherter Dosisinformation wird als Fading bezeichnet.
Beim Ausheizen der TLD wird die thermolumineszenzinduzierte Stromstärke in Abhängigkeit von der Zeit bzw. der Temperatur als so genannte Glühkurve aufgezeichnet. Durch verschiedene Traps entstehen unterschiedliche temperaturabhängige Intensitätsmaxima. Die Fläche unterhalb der Glühkurve entspricht der gemessenen elektrischen Ladung (Peakflächenmethode). Proportional zur Anzahl der besetzten Traps während der
Strahlenexposition vergrößert sich die Fläche unter der Kurve. Je nach energetischer Tiefe der Traps variiert die Lage der Peaks auf der Temperaturachse (s. Abb. 2) (Krieger, 2001a).
Abb. 2: (a) Darstellung der Lage verschiedener Elektronentraps (1-4) in der Energielücke eines TLD. (b) Komponenten der zugehörigen Glühkurve beim Ausheizen eines bestrahlten TLD. Die zu einer bestimmten Traptiefe gehörende Lichtausbeute entspricht der Fläche unter der entsprechenden Glühkurve. Trap (1) entleert sich schon bei Zimmertemperatur (Fading), Glühkurve Nr. 3 hat die höchste Lichtausbeute, da die Trapzustände am stärksten besetzt waren (Krieger, 2001a).
Traps mit einer sehr hohen energetischen Tiefe werden als Hochenergieniveaus bezeichnet. Sie können beim Auslesevorgang nicht entleert werden, da nicht genügend Energie zur Verfügung steht, um die Elektronen aus diesen Traps zu befreien (Furetta, 2003a).
Die Restanregung, die nach dem Ausheizvorgang auf dem TLD verbleibt, wird als Nullwert bezeichnet. Er kann bestimmt werden, indem das TLD nach dem Ausheizvorgang wiederholt direkt wieder ausgeheizt wird (Furetta, 2003b).
Bei der Auswertung der TLD muss die jeweilige Strahlenart durch den zugehörigen Kalibrierfaktor berücksichtigt werden. Bei Photonenstrahlung ist eine Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens der TLD100-H bekannt (Stock, 2011). Daher muss die entsprechende Energiekorrektion durchgeführt werden.
Literaturübersicht 15
Die TLD haben in den letzten Jahren zunehmend Bedeutung in der Personendosimetrie gewonnen. Ein Vorteil der TLD besteht darin, dass sie auch im Niedrigdosisbereich über eine hohe Messgenauigkeit verfügen. Zudem sind sie sehr klein und wiederverwendbar.
Allgemeine Grundlagen des Strahlenschutzes 2.5
2.5.1 Strahlenexposition und Strahlenrisiko
Als Strahlenexposition wird jeder Vorgang beschrieben, bei dem eine Person ionisierender Strahlung ausgesetzt ist. Es wird zwischen natürlicher und zivilisatorischer Strahlenexposition unterschieden. Der natürlichen Strahlenexposition ist jeder Mensch in seiner natürlichen Umgebung ausgesetzt. Sie setzt sich aus einer externen und einer internen Komponente zusammen (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2013). Die externe Komponente wird zum einen durch die Höhenstrahlung bestimmt. Zum anderen tragen die natürlichen Radionuklide im Boden und in den Gebäudematerialien zur natürlichen Strahlenexposition bei. Die interne Komponente wird größtenteils durch die Inhalation von Zerfallsprodukten des natürlichen Edelgases Radon gebildet. Einen kleinen Anteil macht die Aufnahme natürlich radioaktiver Stoffe mit der Nahrung inklusive des Wassers aus. Die mittlere effektive Dosis infolge der natürlichen Strahlenexposition beträgt für jede Bürgerin und jeden Bürger der Bundesrepublik Deutschland 2,1 mSv pro Jahr (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2013).
Zusätzlich ist jede Bürgerin und jeder Bürger in Deutschland im Jahr einer zivilisatorischen Strahlenexposition ausgesetzt, die im Mittel einer effektiven Dosis von 1,9 mSv entspricht (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2013). Die zivilisatorische Strahlenexposition wird vom Menschen künstlich erzeugt (Krieger, 2002d). Den Hauptanteil stellen die medizinische Anwendung radioaktiver Stoffe und vor allem der medizinische Einsatz ionisierender Strahlung dar. Eine große Rolle spielt hierbei die Röntgendiagnostik. Die restliche zivilisatorische Strahlenexposition ist zur Zeit vernachlässigbar gering. Sie entsteht durch Fallout aus früheren oberirdischen Kernwaffenversuchen, durch Strahlenexposition infolge des Unfalls im Kernkraftwerk Tschernobyl und durch den Betrieb kerntechnischer Anlagen (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2013).
Aus natürlicher und zivilisatorischer Strahlenexposition ergibt sich eine mittlere effektive Dosis einer Person in Deutschland von 4,0 mSv pro Jahr.
2.5.2 Strahlenempfindlichkeit der Augenlinse
Die Augenlinse ist ein sehr strahlenempfindliches Organ. Ionisierende Strahlen von mehreren Gray können Katarakte verursachen. Aktuelle Studien zeigen, dass auch Trübungen nach längerer Zeit entstehen können, wenn die Augenlinse niedrigeren Dosen ausgesetzt war (Martin, 2011). Generell ist die Kataraktbildung mit einer Latenzzeit verbunden, und es kann mehrere Jahrzehnte dauern, bis klinische Wirkungen erkennbar sind (Strahlenschutzkommission, 2009).
Die ICRP hat die Augenlinse aufgrund dieser Ergebnisse als deutlich strahlenempfindlicheres Organ als bisher angenommen eingestuft und gefordert, den Dosisgrenzwert für die Augenlinsen zu senken. Die Dosisgrenzwerte für beruflich strahlenexponierte Personen und für Auszubildende und Studierende über 18 Jahren für die Organdosis der Augenlinse sollen auf 20 mSv pro Jahr beziehungsweise 100 mSv in 5 aufeinanderfolgenden Jahren gesenkt werden, wobei in einem einzelnen Jahr 50 mSv nicht überschritten werden dürfen (ICRP, 2007). Die Richtlinie 2013/59/EURATOM setzt diese Forderungen der ICRP um (RL 2013/15/EURATOM, 2014). Der neue Dosisgrenzwert für die Augenlinse für beruflich strahlenexponierte Personen und Auszubildende und Studierende über 18 Jahren liegt deutlich unter dem bisherigen Grenzwert von 150 mSv pro Jahr (RöV, 2011).
Die Höhe der Strahlendosis, die einen Effekt verursacht, der bei 1 % der exponierten Personen klinisch erkennbar ist, wird genutzt, um einen Grenzwert für Gewebereaktionen festzulegen (Martin, 2011). Bisher wurde für die akute Induktion eines Kataraktes ein Schwellenwert von 0,5 bis 2 Gy angenommen, für die chronische Entstehung von Katarakten eine Dosis von 5 Gy (Internationale Strahlenschutzkommission, 2007). Untersuchungen an Überlebenden der Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki stellten eine Kataraktbildung auch schon bei niedrigeren Dosiswerten im Bereich von 5 bis 100 mGy fest und schätzten die Schwellendosis auf unter 0,8 Gy (Strahlenschutzkommission, 2009).
Ob die Entstehung von Katarakten durch ionisierende Strahlung erst oberhalb einer Schwellendosis stattfindet, unterhalb der die Schädigung der Linse mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, ist bisher nicht eindeutig bewiesen. Einerseits kann die Zusammenlagerung von zerstörten Epithelzellen in der Linse größere Defekte verursachen, die zu klinisch manifesten Trübungen führen können. Hierbei wäre der Grenzwert, bei dem die
Literaturübersicht 17
Anzahl zerstörter Zellen zu einer klinischen Trübung der Augenlinse führt, als deterministischer Strahlenschaden einzuordnen. Andererseits kann die Entstehung von Katarakten auch den stochastischen Schäden zugeordnet werden. Schon Strahlenschäden an einer einzelnen Epithelzelle können eine Mikrotrübung verursachen, die zu einem Transparenzverlust führt (Martin, 2011). Die Annahme, dass auch kleinste Dosiswerte die Wahrscheinlichkeit einer möglichen Schadwirkung erhöhen, wird im LNT-Modell (linear-non-threshold model) beschrieben. Das Modell beschreibt einen linearen Zusammenhang zwischen der Wahrscheinlichkeit einer Schadwirkung und der Strahlendosis. Es legt fest, dass es keine Schwellendosis für stochastische Schäden gibt (Internationale Strahlenschutzkommission, 2007). Die ICRP und UNSCEAR sehen die linearen Dosis-Wirkungs-Beziehung vor allem im Zusammenhang mit der Entstehung von Krebserkrankungen im Dosisbereich von 100 mSv und weniger (Internationale Strahlenschutzkommission, 2007; UNSCEAR, 2012). In wie weit sich das LNT-Modell auf Dosiswerte im Bereich von wenigen µSv extrapolieren lässt, ist bisher unklar. Autoren einiger Studien stehen der Anwendung des LNT-Modells auf niedrige Dosisbereiche kritisch gegenüber. Sie weisen auf eine mögliche nicht-lineare Beziehung von Dosis und Wirkung im Bereich niedriger Strahlendosen unter 1 Gy hin (Manda et al., 2012).
Die UNSCEAR sieht ebenfalls weiteren Forschungsbedarf im Bereich der Dosis-Wirkungs- Beziehung im niedrigen Dosisbereich (UNSCEAR, 2012).
2.5.3 Gesetze und Richtlinien
Die Grundlage für den gesetzlichen Rahmen im Umgang mit ionisierender Strahlung in Deutschland bildet das Atomgesetz. Das Atomgesetz trat 1960 in Kraft, mit der Zweckbestimmung, neben der Nutzung der Kernenergie auch den Umgang mit ionisierender Strahlung zu regeln. Ziel ist es unter anderem, Leben und Gesundheit vor schädlichen Wirkungen durch ionisierende Strahlung zu schützen und durch ionisierende Strahlung verursachte Schäden auszugleichen (Atomgesetz, 2013). Dieses Gesetz bildet die Grundlage für verschiedene Richtlinien und Verordnungen im Umgang mit ionisierender Strahlung.
Am 6. Februar 2014 ist auf europäischer Ebene die Richtlinie 2013/59/EURATOM des Rates vom 5. Dezember 2013 in Kraft getreten. Sie legt grundlegende Sicherheitsnormen für den Schutz vor den Gefahren einer Exposition durch ionisierende Strahlung fest. In der Richtlinie werden die neuen Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission (Internationale
Strahlenschutzkommission, 2007), besonders der Veröffentlichung 103, berücksichtigt und auf Grundlage neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse und Erfahrungen aus der Praxis überarbeitet (RL 2013/59/EURATOM, 2014).
In Absatz 3a), Artikel 9 der Richtlinie wird der Grenzwert der Organdosis für die Augenlinse auf 20 mSv im Jahr oder 100 mSv in einem Fünfjahreszeitraum, wenn der Dosiswert in einem Jahr nicht über 50 mSv liegt, festgesetzt. Hiermit wird der bisher geltende Grenzwert von 150 mSv pro Jahr für die Augenlinsendosis aufgehoben (RöV, 2011). In der Bundesrepublik Deutschland wurden die Richtlinien der EU auf Grundlage des Atomgesetzes mithilfe der Röntgenverordnung (RöV) und der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) umgesetzt (RöV, 2011; StrlSchV, 2012). Die RöV umfasst u.a. die Genehmigung und Pflichten für die Anwendung von Röntgenstrahlen am Menschen, der medizinischen Forschung und in der Tierheilkunde (RöV, 2011). Wie in Kap. 2.5.3 beschrieben, legt die RöV zudem Dosisgrenzwerte für beruflich strahlenexponierte Personen fest.
Auf Grundlage der StrlSchV und der RöV basiert die Richtlinie "Strahlenschutz in der Tierheilkunde" (RL StrlSch TH, 2014). Diese Richtlinie gilt für „die diagnostische und therapeutische Anwendungen radioaktiver Stoffe und ionisierender Strahlung in der Tierheilkunde“ und dient vor allem den zuständigen Genehmigungs- und Aufsichtsbehörden als Hilfe beim Vollzug der StrlSchV und der RöV.
2.5.4 Strahlenschutz und Dosisgrenzwerte
Gemäß § 2a der RöV müssen Tätigkeiten, mit denen Strahlenexpositionen von Mensch und Umwelt verbunden sein können, immer unter Abwägung ihres Nutzens (zum Beispiel wirtschaftlich oder sozial betrachtet) und möglichen gesundheitlichen Beeinträchtigungen gerechtfertigt werden. In § 2c heißt es weiter, dass unnötige Strahlenexpositionen von Mensch und Umwelt zu vermeiden sind und Strahlenexpositionen generell so gering wie möglich gehalten werden müssen. International werden diese Forderungen als ALARA-Konzept (Akronym: as low as reasonably achievable) bezeichnet (Krieger, 2002e).
In § 31 der RöV werden die Kategorien A und B von beruflich strahlenexponierten Personen festgelegt. In Kategorie A fallen beruflich strahlenexponierte Personen, die im Kalenderjahr einer effektiven Dosis von mehr als 6 mSv oder einer höheren Organdosis als 45 mSv für die
Literaturübersicht 19
Augenlinse oder 150 mSv für Haut, Hände, Unterarme, Füße und Knöchel ausgesetzt sein können. Unter Kategorie B fallen beruflich strahlenexponierte Personen, die pro Kalenderjahr einer effektiven Dosis von mehr als 1 mSv oder einer Organdosis über 15 mSv für die Augenlinse oder 50 mSv für Haut, Hände, Unterarme, Füße oder Knöchel ausgesetzt sein können.
Die Dosisgrenzwerte für die effektive Dosis, sowie einzelne Organdosen beruflich strahlenexponierter Personen pro Kalenderjahr, sowie der Bevölkerung sind gemäß § 31a und § 32 der RöV in Tab. 2 zusammengefasst. Für Personen unter achtzehn Jahren und gebärfähige Frauen gelten Sonderregelungen (RöV, 2011).
Tab. 2: Dosisgrenzwerte nach RöV (RöV, 2011).
Effektive Dosis/ Organdosis Begrenzung der Strahlenexposition der Bevölkerung
§32 RöV) [mSv]
Dosisgrenzwerte für beruflich strahlenexponierte Personen
strahlenexponierte Personen (gemäß § 31a RöV) [mSv]
Effektive Dosis 1 20
Augenlinse 15 150
Haut, Hände, Unterarme, Füße, Knöchel
50 Je 500
Keimdrüse, Gebärmutter, Knochenmark
Keine Angaben Je 50
Schilddrüse, Knochenoberfläche Keine Angaben Je 300 Dickdarm, Lunge, Magen,
BlaseBrust, Leber, Speiseröhre
Keine Angaben Je 150
Ab 2016 gilt für die Augenlinse gemäß RL 2013/59 EURATOM ein Dosisgrenzwert von 20 mSv im Jahr oder 100 mSv in einem Fünfjahreszeitraum, wenn der Dosiswert in einem Jahr nicht über 50 mSv liegt (RL 2013/15/EURATOM, 2014).
Radiographie bei Heimtieren, Reptilien, sowie Zier- und Wildvögeln 2.6
Viele der klinischen Untersuchungsmethoden beim Kleintier, wie Auskultation, Palpation oder Perkussion stoßen bei Heimtieren, Reptilien und Vögeln schnell an ihre Grenzen. Aufgrund der anatomischen Besonderheiten dieser Tierarten sind sie nur begrenzt einsetzbar. Die bildgebende Diagnostik in Form des Röntgens hat als weiterführende Untersuchungsmethode einen hohen Stellenwert. Die Röntgendiagnostik ist im Routinealltag ein sicheres Verfahren für die Diagnostik vieler Erkrankungen, auch um Verdachtsdiagnosen zu bestätigen oder zu verwerfen.
Röntgenuntersuchungen zur Diagnostik werden von der fachkundigen Tierärztin bzw. vom fachkundigen Tierarzt unter Berücksichtigung der RöV angeordnet. Gemäß RöV sollte unter Berücksichtigung des wirtschaftlichen Wertes der Radiographie, der Aussagesicherheit der Untersuchung und möglichen Schäden beteiligter Personen abgewogen werden, um zu entscheiden, ob die Indikation für eine Röntgenaufnahme besteht oder nicht (RöV, 2011).
In der Regel werden Aufnahmen in zwei Ebenen, bei Übersichtsaufnahmen im laterolateralen und ventrodorsalen Strahlengang, empfohlen.
Bei der Anfertigung von Röntgenaufnahmen wird in Deutschland häufig auf eine Narkose oder Sedation der Tiere verzichtet (Ewringmann, 2009). Erfahrenem radiologischen Personal gelingt es auch, unkooperative Patienten ohne großen Aufwand stressfrei zu röntgen. Nur bei stark gestressten, traumatisierten oder sehr kleinen Patienten ist eine kurze Sedation mittels Inhalationsnarkose indiziert, um dem Tier die erhöhte Aufregung beim Röntgen zu ersparen (Brinkmeier und Kummerfeld, 2000).
Übersicht über Studien zur Strahlenexposition in der Veterinärmedizin 2.7
Mit zunehmender Nutzung der Radiographie als weiterführende Diagnostik in der Veterinärmedizin gewinnt die Ermittlung der Strahlenexposition der Tierärztin bzw. des Tierarztes in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung. Der Strahlenschutz hat in den letzten Jahren einen immer höheren Stellenwert in veterinärmedizinischen Praxen bekommen.
Erste Untersuchungen zur Strahlenexposition und zum Strahlenschutz im Bereich der Veterinärmedizin wurden in den 1960er bis 1970er Jahren durchgeführt. Dixon stellte 1968 verschiedenen Empfehlungen auf, mit dem Ziel, die Strahlenbelastung beim Röntgen auf ein Minimum zu senken. Einen Vorteil sah er zum Beispiel in der Anästhesie beziehungsweise Sedation der Patienten während der Röntgenuntersuchung. So konnte auf eine manuelle Fixation der Patienten verzichtet werden. War eine manuelle Fixation der Patienten unumgänglich, sollten alle radiologisch tätigen Personen Schutzkleidung tragen. Weiter hat Dixon davon abgeraten, Tierbesitzer zum Fixieren der Tiere zur Hilfe zu ziehen (Dixon, 1968).
Rothe untersuchte die Strahlenexposition der Hände bei der veterinärmedizinischen Röntgendiagnostik und das Strahlenschutzverhalten bei Kleintieren und Großtieren in sieben
Literaturübersicht 21
verschiedenen Praxen. Er wertete Messungen der Personendosis des Haltepersonals aus. Falls sich die Patienten unkooperativ zeigten, war ein Fixieren der Patienten während der Röntgenuntersuchung unumgänglich. Dies führte zu einer erhöhten Strahlenbelastung (Rothe, 1977).
In Großbritannien haben sich mit der Einführung neuer Regeln für den Umgang mit Röntgenstrahlen (The Ionising Radiation Regulations 1985) und den damit verbundenen Empfehlungen für Tierärzte (Code of practice) neue Techniken bei der Radiographie etabliert.
Demnach sollte eine manuelle Fixation bei diagnostischen Untersuchungen nur unter besonderen Umständen durchgeführt werden. Verschiedene Autoren beschrieben die Narkose als Vorteil in Bezug auf die Reduktion der Strahlenbelastung während des Röntgens. Die Sedation beziehungsweise Anästhesie von Patienten ermöglichte eine Abwesenheit von Personen bei der Röntgenuntersuchung (Barr und Latham, 1987; Weaver und Rudorf, 1994).
Bei einigen Indikationen für Röntgenuntersuchungen waren Anästhesien des Patienten aber auch kontraindiziert. Beispiele hierfür waren Kontrastmittelaufnahmen vom Oesophagus, Magen oder Dünndarm. Es lag im Ermessen des behandelnden Tierarztes zu entscheiden, ob eine Anästhesie unter den gegebenen klinischen Bedingungen und den individuellen Eigenschaften der Patienten möglich und nötig war (Barr und Latham, 1987). Die Autoren verwiesen auf Sandsäcke, breite Klebebänder oder Polyesterblöcke als nützliche Hilfsmittel, um die Patienten beim Röntgen korrekt zu Lagern und zu Fixieren und gleichzeitig die Anzahl der exponierten Personen während der Röntgenaufnahme auf ein Minimum zu reduzieren (Barr und Latham, 1987; Weaver und Rudorf, 1994).
Hartung und Münzer führten in der Klinik für Pferde (Allgemeine Chirurgie und Radiologie der Freien Universität Berlin) im Jahre 1991 Untersuchungen zur Abschätzung der beruflichen Strahlenbelastung bei Röntgenuntersuchungen an Pferden durch. Die Strahlenexposition der Hände und die Ganzköperbelastung des radiologisch tätigen Personals wurden gemessen. An den Händen wurden Äquivalentdosen von 1,8-2,6 mSv pro Aufnahme gemessen. Die zugelassene Höchstdosis von 40 mSv pro Monat wäre somit mit ca. zwanzig Aufnahmen erreicht worden. Die Strahlenbelastung der Hände kann durch sorgfältig angewendete Schutzmaßnahmen deutlich gesenkt werden. Am Körperstamm war die gemessene Exposition
insgesamt geringer, jedoch wiesen Hartung und Münzer auch auf die erhöhte Empfindlichkeit der Organe im Körperstamm hin (Hartung und Münzer, 1991).
Hartung und Münzer führten weitere Untersuchungen zur Strahlenbelastung bei der Radiographie von Kleintieren in der Freien Universität Berlin durch. Auch hier zeigte sich, dass die Strahlenexposition der Hände im Vergleich zum Körperstamm deutlich höher war (Hartung und B. Münzer, 1984).
Tempel und Zallinger untersuchten die berufliche Strahlenexposition bei der tierärztlichen Röntgendiagnostik. Die Strahlenexposition, insbesondere der Hände, kann durch fach- und sachkundiges Personal, leistungsfähige, moderne Röntgeneinrichtungen und gewissenhafte Umsetzung von Strahlenschutzmaßnahmen reduziert werden (Tempel und Zallinger, 1998).
Ihre Untersuchungen in einer Kleintierpraxis zeigten, dass die Strahlenbelastung des radiologisch tätigen Personals maßgeblich von Abstand und Position relativ zum Patienten und den Belichtungsparametern abhängig war. Dosismessungen wurden sowohl mit einem Phantom (Wasserkanister) als auch beim Röntgen des Abdomens eines großen Hundes durchgeführt. Die Ortsdosismessungen erfolgten mit einer Ionisationskammer in unterschiedlichen Höhen (55, 85und 150 cm über dem Fußboden) und in unterschiedlichen Abständen zum Patienten (30-150 cm). Mit zunehmendem Abstand von der Strahlenquelle reduziert sich die Strahlenbelastung. Dies zeigten die Ergebnisse der Abdomenaufnahmen beim Hund: In einem Abstand von 30 cm lag der Mittelwert der Äquivalentdosis bei 51 µSv, im Abstand von 150 cm bei 1,0 µSv. Die Kopf-Hals-Region der Untersucher war einer vergleichsweise hohen Strahlenexposition ausgesetzt (Tempel und Zallinger, 1998).
In der Klinik für Kleintiere der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig wurden im Jahre 2004 im Rahmen einer Studie an einem digitalen Röntgendiagnostiksystem Strahlenschutzempfehlungen für das Untersuchungspersonal erstellt. Die Distanz zum Nutzstrahlbündel sollte immer so groß wie möglich sein. Eine besondere Beachtung galt hierbei der Kopf-Hals-Region des Untersuchenden. Das radiologisch tätige Personal sollte immer Schutzkleidung, wie Strahlenschutzschürzen, Strahlenschutzhandschuhe und -brillen, sowie einen Schilddrüsenschutz tragen. Zu einer Reduktion der Strahlenexposition trug zudem die Position der Haltepersonen an den Tischenden bei (Koert, 2004).
Literaturübersicht 23
An der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover wurden in den Jahren 2006-2008 zwei Studien zur Strahlenexposition bei der Radiographie durchgeführt. Niehaus untersuchte die Exposition des Tierbetreuungspersonals und des Haltepersonals bei der Radiographie von Hunden und Katzen. Mit Hilfe von TLD wurden Äquivalentdosen der Linse, der Schilddrüse, der Brust, der Hände, der Gonaden und des Unterschenkels der beteiligten Personen bestimmt.
Bei insgesamt 570 Röntgenaufnahmen verschiedener Körperregionen und bei unterschiedlich schweren Hunden und Katzen wurden Dosiswerte zwischen 0 und 52 µSv gemessen. Insgesamt lag der Median der Äquivalentdosen deutlich unter 5 µSv. Regelmäßig waren Dosen an den Händen, der Augenlinse und der Schilddrüse messbar. Ein Maximalwert von 52 µSv wurde an einer ungeschützten Hand bei einer Thorax-ap-Aufnahme eines 32 kg schweren Hundes gemessen. Die Medianwerte lagen deutlich unterhalb der Jahresgrenzwerte der strahlenexponierten Personen der Kategorie B nach RöV (Seifert et al., 2008).
Im Jahre 2008 wurde eine vergleichbare Studie der TiHo Hannover veröffentlicht, in der die Strahlenexposition der Tierhalter und des Hilfspersonals bei radiographischen Standardverfahren in der Klinik für Pferde bestimmt wurde. Die Messungen wurden ebenfalls mit Hilfe von TLD durchgeführt. Die Äquivalentdosen der Augenlinse, Schilddrüse, des Oberkörpers, des röntgenstrahlnahen Oberarms, der röntgenstrahlnahen Hand, der Gonaden und der Unterschenkel wurden bei verschiedenen Röntgenaufnahmen am Pferd bestimmt. Die Werte der 3296 Äquivalentdosen schwankten zwischen 0 und 578 µSv. Die Autoren konnten keinen Unterschied zwischen den beiden Personengruppen feststellen. Zum Teil konnten jedoch deutliche Unterschiede festgestellt werden, wenn Schutzkleidung an der jeweiligen Körperregion getragen wurde oder nicht. Aufgrund der erzielten Ergebnisse haben die Autoren empfohlen, vor allem bei dosisintensiven Aufnahmen nicht auf das Tragen von Strahlenschutzschürze, Strahlenschutzbrille und Schilddrüsenschutz zu verzichten (Busse et al., 2008).
Messungen der Strahlenexposition bei im Kontrollbereich anwesenden Personen während routinemäßiger Röntgenuntersuchungen von Hunden, Katzen, Vögeln und Heimtieren an der Kleintierklinik der Freien Universität Berlin und in einer privaten Kleintierklinik ergaben abweichende Ergebnisse für die unterschiedlichen Tierarten. Bei den Messungen waren die Dosimeter oberhalb der Strahlenschutzkleidung positioniert. Untersuchungen von Hunden und
Katzen ergaben eine Exposition des Rumpfes der anwesenden Personen von bis zu 15 µSv pro Aufnahme und bis zu 25 µSv pro Aufnahme an der Hand. Diese Dosiswerte ergaben sich für Untersuchungen, die mit einem konventionellen Röntgengerät durchgeführt worden sind. Beim Einsatz eines digitalen Röntgensystems wurden 10 µSv an den Händen und am Rumpfbereich der im Kontrollbereich anwesenden Personen nicht überschritten.
Bei Röntgenuntersuchungen von Vögeln und Heimtieren lag der gemessene Dosiswert im Rumpfbereich der anwesenden Personen meistens unter 1 µSv pro Aufnahme. An den Händen wurde eine höhere Exposition festgestellt, die im Durchschnitt den Dosiswert von 5 µSv pro Aufnahme nicht überschritt. Die höhere Strahlenexposition der Hände wurde durch die geringe Größe der Tiere und die damit verbundenen Nähe der Hände zum Zentralstrahl erklärt (Nakladal, 2008).
Material und Methoden 25
3 Material und Methoden Röntgentechnik
3.1
Die Klinik für Heimtiere, Reptilien, Zier- und Wildvögel (Klinik für HRZWV) verfügt über zwei Röntgenanlagen vom Typ GIERTH HF 400A High Frequency Diagnostik X-Ray Unit (produziert im Dezember 2008 in Tokyo, Japan), Modell R-400V, Typ Ao2. Die Seriennummer des Röntgengerätes im Erdgeschoss lautet 33691 und die Seriennummer des Röntgengerätes im zweiten Obergeschoss 33690.
Die maximal zulässige Röhrenspannung der Röntgenröhre beträgt 120 kV. Die Gesamtfilterung beträgt nach Herstellerangaben 2,7 mmAl. Die Röntgenröhre ist in beiden Räumen an der Decke angebracht, wobei sie in der Höhe individuell verstellbar ist. Im zweiten Obergeschoss der Klinik ist die Röntgenröhre an einem frei beweglichen Arm befestigt. Die Röntgenröhre im Erdgeschoss ist dagegen an einem Stativ befestigt.
Bei den Röntgenuntersuchungen werden Standardspeicherfolien der Firma Agfa in Kassetten verwendet. Das Format der Kassetten beträgt je nach Größe des jeweiligen Patienten 18 cm x 24 cm, 24 cm x 30 cm oder 43 cm x 35 cm. Das Auslesen der Kassetten erfolgt jeweils in einem Vorraum zum Kontrollbereich. Es wird ein Reader vom Typ CR 35-X der Firma Agfa verwendet.
Radiographische Standardverfahren 3.2
In Vorbereitung auf die Messungen wurden die angefertigten Röntgenaufnahmen zwischen Januar und Dezember 2013 retrospektiv ausgewertet, um so einen Überblick über den Röntgenalltag in der Klinik für HRZWV zu bekommen. Die Dosismessungen wurden prospektiv in allen drei Abteilungen im Klinikalltag durchgeführt. In den drei Abteilungen wurden als radiographische Standardverfahren hauptsächlich laterolaterale und ventrodorsale Übersichtsaufnahmen angefertigt. Bei einigen Indikationen wurde im laterolateralen und ventrodorsalen Strahlengang geröntgt. In der Abteilung für Vögel wurden viele verschiedene Vogelarten vorstellig, die sich bezüglich Größe und Masse stark voneinander unterschieden.
Um einen Vergleich zwischen verschiedenen Masseklassen zu ermöglichen, wurden verschiedene Vogelarten mit individuell angepassten Einstellungen geröntgt. Gleiches galt auch für die Reptilien. Bei den Heimtieren wurden die Röntgenaufnahmen bei 87 % der Patienten
mit Hilfe von standardisierten, klinikinternen Belichtungsparametern geröntgt, während bei den anderen 13 % die Einstellungen individuell angepasst wurden.
Die verwendete Kassettengröße richtete sich nach der Körpergröße und der Art der Aufnahme.
Das Nutzstrahlenfeld wurde auf die zu untersuchende Region eingeblendet.
Die Strahlenexposition des radiologisch tätigen Personals wurde gemessen. Die Anzahl der beteiligten Personen und die jeweilige Aufenthaltsposition variierten in Abhängigkeit von Größe und Kooperationsbereitschaft des Patienten.
Patientengut 3.3
Die Dosismessungen erfolgten im Rahmen der täglichen Sprechstunde der Klinik für HRZWV.
Der/die Tierarzt/ärztin stellte die Indikation zur Röntgendiagnostik. Insgesamt wurden Dosismessungen bei 300 Patienten durchgeführt und 792 Röntgenaufnahmen angefertigt.
Hiervon erfolgten 320 in der Abteilung Heimtiere, 215 in der Abteilung Vögel und 257 in der Abteilung Reptilien. Innerhalb der Abteilungen wurden die Tiere nach Art und Masse in Klassen eingeteilt.
Personen 3.4
Die Strahlenexposition wurde am radiologisch tätigen Personal gemessen, das sich im Kontrollbereich befand und die Patienten während der Röntgenaufnahme fixierte. Das radiographisch tätige Personal umfasste neben Tierärztinnen und Tierärzten auch veterinärmedizinisch-technische Assistentinnen (VMTA), Tierarzthelfer/innen sowie Doktorandinnen, Doktoranden, Studentinnen und Studenten im praktischen Jahr.
Strahlenschutz des radiologisch tätigen Personals 3.5
3.5.1 Strahlenschutzkenntnisse
Das radiologisch tätige Personal unterlag den rechtlichen Bestimmungen für beruflich strahlenexponierte Personen. Der Strahlenschutzbeauftragte der Klinik für HRZWV führte im Rahmen dieser Bestimmungen regelmäßig Strahlenschutzunterweisungen durch. Alle radiographisch tätigen Personen trugen Filmdosimeter im Brustbereich zur personendosimetrischen Überwachung unter der Schutzkleidung (Strahlenschutzschürze).
Material und Methoden 27
3.5.2 Strahlenschutzkleidung
Alle Personen, die während der Röntgenaufnahme anwesend waren, trugen Strahlenschutzschürzen, die Brust- und Rückenbereich bedeckten und einen Bleigleichwert von 0,5 mm aufwiesen. Zudem waren alle Personen durch einen Schilddrüsenschutz mit dem Bleigleichwert von 0,5 mm geschützt.
Optional standen dem radiologisch tätigen Personal Strahlenschutzhandschuhe mit einem Bleigleichwert von 0,5 mm zur Verfügung. Diese wurden in den Abteilungen Heimtiere und Reptilien nicht genutzt, da die Patienten durch die Handschuhe schlechter fixiert werden konnten. In der Abteilung Vögel wurden die Strahlenschutzhandschuhe zum Röntgen von wehrhaften Vogelarten oder größeren Wildvögeln zur besseren Fixierung und auch zum Schutz vor Verletzungen verwendet.
Wurden keine Strahlenschutzhandschuhe getragen, wurden die Hände der fixierenden Personen, die sich im Nutzstrahlenfeld befanden, von einer Hilfsperson durch flexible Bleigummimatten oder durch die Strahlenschutzhandschuhe abgedeckt.
In beiden Röntgenräumen der Klinik standen dem radiologisch tätigen Personal zudem zwei Bleiglasbrillen mit einem Bleigleichwert von 0,5 mm zur Verfügung. Diese wurden von einzelnen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Klinik regelmäßig getragen.
Dosismessungen 3.6
3.6.1 Ortsdosismessungen
Die Ortsdosis ist die „Äquivalentdosis an einem bestimmten Raumpunkt“. Mit Ihrer Hilfe kann abgeschätzt werden, welcher effektiven Dosis eine Person ausgesetzt ist, wenn sie sich an diesem Ort aufhält (Krieger, 2002c).
Vor den Dosismessungen am radiologisch tätigen Personal wurde die Ortsdosisverteilung in beiden Röntgenräumen der Klinik für HRZWV bestimmt. Hiermit sollte ein Überblick über die räumliche Verteilung und die Größenordnung der Streustrahlendosen in den Röntgenräumen gewonnen werden.
Die Messungen wurden mit Thermolumineszenzdosimetern (TLD-100H) durchgeführt, die auch für die späteren Messungen zur Bestimmung der Strahlenexposition des radiologisch
tätigen Personals genutzt wurden. Als Streukörper diente eine mit Leitungswasser gefüllte 1,5 Liter PET-Flasche, um die Masse eines durchschnittlich schweren Kaninchens zu simulieren (s.
Abb. 3).
Der Fokus-Film-Abstand (FFA) betrug 90 cm. Die Röhrenspannung lag bei 44 kV und das Röhrenstrom-Zeit-Produkt betrug 12 mAs. In beiden Röntgenräumen wurde in vier Ebenen unterschiedlicher Höhe gemessen, und zwar in 0, 100, 140 und 175 cm über dem Boden. Durch die unterschiedlichen Höhen sollten die Ortsdosen in Höhe der untersuchten Organe/Körperregionen (Fuß, Gonaden, Brust und Augen) bestimmt werden. Im 2. OG wurden die Ortsdosen auf fünf Geraden unterschiedlicher Richtung (A-E), in jeweils drei unterschiedlichen Abständen zum Zentralstrahl gemessen (s. Abb. 3). Im EG wurden die Ortsdosen auf vier Achsen in den Richtungen A-D bestimmt (s. Abb. 4).
Abb. 3: Ausschnitt aus dem Versuchsaufbau der Ortsdosismessungen im 2.OG; 1,5 l PET- Flasche als Streukörper, Messrichtungen A-E mit Messpositionen in unterschiedlichem Abstand zum Zentralstrahl.
A
B
C D
E
Material und Methoden 29
Abb. 4: Ausschnitt aus dem Versuchsaufbau der Ortsdosismessungen im EG; 1,5 l PET- Flasche als Streukörper, Messrichtungen A-D.
Um die Strahlenexposition der Finger zu untersuchen, wurden im Röntgenraum im EG weitere Messungen durchgeführt. Für die Richtungen E, F und G wurden Dosiswerte mit zunehmendem Abstand vom Zentralstrahl bestimmt. Zur Erfassung der Dosis im Zentralstrahl wurde ein TLD zentral platziert. Die Darstellung der Dosiswerte mit zunehmendem Abstand vom Zentralstrahl erfolgte jeweils in den Richtungen E, F und G mit sieben weiteren TLDs. Das erste wurde im Abstand von 7 cm vom Zentralstrahl direkt auf dem Rand des eingeblendeten Nutzstrahlenfeldes platziert. Es folgten TLDs im Abstand von 8, 9, 10, 11, 13 und 15 cm vom Zentralstrahl (s. Abb. 5).
A
B C
D
Abb. 5: Messung der Ortsdosiswerte mit zunehmendem Abstand vom Zentralstrahl für die Richtungen E, F und G (Röntgenraum im EG). Der Abstand vom Zentralstrahl auf dem Rand des Nutzstrahlenfeldes beträgt 7 cm.
Um eine gegenseitige Beeinflussung der Dosiswerte durch die einzelnen TLD zu vermeiden, wurden die Messungen mit den TLDs an den einzelnen Messpositionen jeweils einzeln nacheinander durchgeführt.
3.6.2 Dosismessungen am radiologisch tätigen Personal 3.6.2.1 Verteilung der Messorte
Es erfolgten Dosismessungen an zehn verschiedenen Messorten. Die Orte wurden nach der erwarteten Empfindlichkeit von verschiedenen Körperregionen und Organen ausgewählt (s.
Tab. 3). Da beim Röntgen von Heimtieren, Reptilien und Vögeln relativ geringe Strahlendosen erwartet wurden, befanden sich neun der zehn Messorte außerhalb der Schutzkleidung. Um einen direkten Vergleich zu erhalten, wurden im Brustbereich ein Dosimeter über und ein Dosimeter unter der Strahlenschutzschürze platziert.
E
G F
Material und Methoden 31
Tab. 3: Informationen zu den TLD-Messorten an den Personen.
3.6.2.2 Protokollierung dosisrelevanter Parameter
Als variable dosisrelevante Parameter wurden der FFA, die Röhrenspannung, das Röhrenstrom- Zeit-Produkt und die Masse des Patienten protokolliert. Zudem wurde die Körpergröße der beteiligten Personen sowie ihr Aufenthaltsort in Bezug zum Nutzstrahlenfeld visuell erfasst.
Hierfür wurde der Raum um den Röntgentisch in vier Bereiche unterteilt (s. Abb. 6).
Abb. 6: Einteilung des Raumes um den Patientenlagerungstisch in die Aufenthaltsbereiche A bis D der beteiligten Personen.
Nr. des Messortes
Organ/
Körperregion
Messort Von Strahlenschutzkleidung bedeckt
1 Augenlinse Temporaler
Augenwinkel links
Nein
2 Augenlinse Höhe der
Nasenwurzel
Nein
3 Augenlinse Temporaler
Augenwinkel rechts
Nein 4 Schilddrüse Hals, unterhalb des
Kehlkopfes
Nein
5 Brustbereich Obere Brust links Ja
6 Brustbereich Obere Brust links Nein
7 Gonaden Leistengegend links Nein
8 Finger links Zeigefinger links Nein
9 Finger rechts Zeigefinger rechts Nein
10 Fuß links Linker Fußrücken Nein
C
B
A D
Thermolumineszenzdosimetrie 3.7
Sowohl die Ortsdosismessungen, als auch die Dosismessungen am radiologisch tätigen Personal erfolgten mit Hilfe der Thermolumineszenzdosimetrie (s. Kap. 2.4.2). Durch definiertes Erhitzen der bestrahlten Dosimeter wurde die gespeicherte Energie in Form von Lichtquanten freigesetzt. Das emittierte Licht wurde im TLD-Reader mit Hilfe eines Photomultipliers in elektrischen Strom umgewandelt. Dargestellt wurde dies mit Hilfe von Glühkurven, bei denen der Photomultiplierstrom in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist. Die Gesamtdauer des Auslesevorgangs wurde in 200 Kanäle unterteilt. Die Fläche unter der Glühkurve entsprach der gesamten emittierten Lichtmenge und war somit proportional zur Energiedosis, welche das TLD erhalten hat.
3.7.1 Verwendete TLDs
Bei den verwendeten Thermolumineszenzdosimetern (TLD) handelte es sich um hochempfindliche Detektoren des Typs TLD-100H (Fa. Harshaw/Thermo) in Form von zylinderförmigen LiF-Kristallen mit einer Länge von 6 mm und einem Durchmesser von 1 mm.
Insgesamt wurden zwei Dosimetersätze à 50 Dosimeter für die Messungen genutzt (s. Abb. 7).
Zunächst wurde jedem Dosimeter durch wiederholte Kalibrierbestrahlung (je 10 Umdrehungen entsprechend einer Referenzdosis von ca. 470 µGy) mit dem Irradiator Modell 2210 (Fa. Thermo) ein individueller Kalibrierfaktor zugeordnet. Es erfolgte eine Unterteilung der beiden Dosimetersätze in je 40 Felddosimeter, 5 Untergrunddosimeter und 5 Referenzdosimeter (Niehaus, 2006; Busse, 2008). Die 40 Felddosimeter wurden für die Dosismessungen an den oben beschriebenen 10 Messorten fixiert. An einem Messtag konnte mit zwei Dosimetersätzen die Strahlenexposition von maximal acht Personen gemessen werden.
Um die mögliche Untergrundstrahlung, denen die Dosimeter im Laufe des Tages ausgesetzt waren, zu erfassen, wurden bei jedem Dosimetersatz fünf Untergrunddosimeter mitgeführt und den gleichen Bedingungen wie die Felddosimeter ausgesetzt. Fünf weitere Dosimeter dienten als Referenzdosimeter. Diese wurden ebenfalls unter den gleichen Bedingungen wie die übrigen Dosimeter des Satzes mitgeführt und vor dem Auslesevorgang mit einer definierten Referenzdosis im Irradiator Modell 2210 (Fa. Thermo) bestrahlt. Diese lag zu Beginn
Y Sr 90
90 /
Y Sr 90
90 /
