Was ist deterministische und stochastische Wirkung – Definition

Im Strahlenschutz werden die meisten gesundheitsschädlichen Auswirkungen der Strahlenexposition normalerweise in zwei große Klassen unterteilt:

• Deterministische Effekte sind gesundheitliche Schwelleneffekte, die in direktem Zusammenhang mit der absorbierten Strahlendosis stehen und deren Schwere mit zunehmender Dosis zunimmt.
• Stochastische Effekte treten zufällig auf, im Allgemeinen ohne eine bestimmte Dosisschwelle . Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens stochastischer Wirkungen ist proportional zur Dosis, die Schwere der Wirkung ist jedoch unabhängig von der verabreichten Dosis.

Deterministische Effekte

Deterministische Wirkungen (oder nicht stochastische gesundheitliche Wirkungen) sind gesundheitliche Wirkungen, die in direktem Zusammenhang mit der absorbierten Strahlendosis stehen und deren Schwere mit zunehmender Dosis zunimmt. Deterministische Effekte haben einen Schwellenwert, unterhalb dessen keine nachweisbaren klinischen Effekte auftreten. Die Schwelle kann sehr niedrig sein (in der Größenordnung von 0,1 Gy oder höher) und kann von Person zu Person variieren. Bei Dosen zwischen 0,25 Gy und 0,5 Gy können durch medizinische Untersuchungen leichte Blutveränderungen festgestellt werden. Bei Dosen zwischen 0,5 Gy und 1,5 Gy werden Blutveränderungen festgestellt und es treten Symptome von Übelkeit, Müdigkeit und Erbrechen auf.

Sobald die Schwelle überschritten wurde, nimmt die Schwere eines Effekts mit der Dosis zu. Der Grund für das Vorhandensein dieser Schwellendosis ist, dass Strahlenschäden (schwerwiegende Funktionsstörung oder Tod) einer kritischen Population von Zellen (hohe Dosen töten tendenziell Zellen ab) in einem bestimmten Gewebe aufrechterhalten werden müssen, bevor die Verletzung in einer klinisch relevanten Form ausgedrückt wird . Daher deterministische Wirkungen werden auch bezeichnet als Gewebereaktion . Sie werden auch als nicht stochastische Effekte bezeichnet, im Gegensatz zu zufälligen stochastischen Effekten (z. B. Krebsinduktion).

Deterministische Effekte sind nicht notwendigerweise mehr oder weniger schwerwiegend als stochastische Effekte. Hohe Dosen können zu visuell dramatischen Strahlenverbrennungen und / oder zum schnellen Tod durch akutes Strahlensyndrom führen . Akute Dosen unter 250 mGy haben wahrscheinlich keine beobachtbaren Auswirkungen. Akute Dosen von etwa 3 bis 5 Gy haben eine 50% ige Chance, eine Person einige Wochen nach der Exposition zu töten, wenn eine Person keine medizinische Behandlung erhält. Deterministische Effekte können letztendlich zu einer vorübergehenden Beeinträchtigung oder auch zum Tod führen. Beispiele für deterministische Effekte:

Beispiele für deterministische Effekte sind :

• Akutes Strahlensyndrom durch akute Ganzkörperstrahlung
• Strahlung brennt von Strahlung auf eine bestimmte Körperoberfläche
• Strahleninduzierte Thyreoiditis, eine mögliche Nebenwirkung der Bestrahlung gegen Hyperthyreose
• Chronisches Strahlensyndrom, von Langzeitstrahlung.
• Strahlenbedingte Lungenverletzung, von beispielsweise Strahlentherapie bis zur Lunge

Stochastische Effekte

Stochastische Effekte ionisierender Strahlung treten zufällig auf und treten im Allgemeinen ohne Dosisschwelle auf. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens stochastischer Effekte ist proportional zur Dosis, die Schwere des Effekts ist jedoch unabhängig von der erhaltenen Dosis. Die biologischen Auswirkungen von Strahlung auf Menschen können in somatische und erbliche Auswirkungen eingeteilt werden . Somatische Wirkungen sind diejenigen, unter denen die exponierte Person leidet. Erbliche Wirkungen sind solche, unter denen die Nachkommen des exponierten Individuums leiden. Das Krebsrisiko wird normalerweise als die hauptsächliche stochastische Wirkung ionisierender Strahlung genannt, aber auch Erbkrankheiten sind stochastische Wirkungen.

Laut ICRP:

(83) Auf der Grundlage dieser Berechnungen schlägt die Kommission nominelle Wahrscheinlichkeitskoeffizienten für das schädigungsbereinigte Krebsrisiko von 5,5 x 10 ^-2 Sv ^-1 für die gesamte Bevölkerung und 4,1 x 10 ^-2 Sv ^-1 für erwachsene Arbeitnehmer vor. Für vererbbare Effekte wird das nachteilig angepasste nominale Risiko in der gesamten Bevölkerung auf 0,2 x 10 ^-2 Sv ^-1 und bei erwachsenen Arbeitnehmern auf 0,1 x 10 ^-2 Sv ^-1 geschätzt .

Sonderreferenz: ICRP, 2007. Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission von 2007. ICRP-Veröffentlichung 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Die SI-Einheit für die effektive Dosis , der Sievert , repräsentiert den äquivalenten biologischen Effekt der Ablagerung eines Joule Gammastrahlenenergie in einem Kilogramm menschlichem Gewebe. Infolgedessen entspricht ein Sievert einer Wahrscheinlichkeit von 5,5% , an Krebs zu erkranken. Beachten Sie, dass die wirksame Dosis nicht als Maß für deterministische Auswirkungen auf die Gesundheit gedacht ist. Dies ist die Schwere der akuten Gewebeschädigung, die mit Sicherheit auftritt, gemessen an der absorbierten Dosismenge.

Biologische Wirkungen und Dosisgrenzen

Im Strahlenschutz werden Dosisgrenzwerte festgelegt, um stochastische Effekte auf ein akzeptables Maß zu begrenzen und deterministische Effekte vollständig zu verhindern . Beachten Sie, dass stochastische Effekte zufällig auftreten: Je höher die Dosis, desto wahrscheinlicher ist der Effekt. Deterministische Effekte sind solche, die normalerweise eine Schwelle haben: Darüber nimmt die Schwere des Effekts mit der Dosis zu. Dosisgrenzensind ein grundlegender Bestandteil des Strahlenschutzes, und die Verletzung dieser Grenzwerte verstößt in den meisten Ländern gegen die Strahlenschutzbestimmungen. Beachten Sie, dass die in diesem Artikel beschriebenen Dosisgrenzwerte für Routineoperationen gelten. Sie gelten nicht für Notfälle, in denen Menschenleben gefährdet sind. Sie gelten nicht in Notfallsituationen, in denen eine Person versucht, eine katastrophale Situation zu verhindern.

Die Grenzwerte sind in zwei Gruppen unterteilt: die Öffentlichkeit und beruflich exponierte Arbeitnehmer. Laut ICRP bezieht sich die berufliche Exposition auf alle Expositionen, die Arbeitnehmer im Laufe ihrer Arbeit erleiden, mit Ausnahme von

1. ausgeschlossene Expositionen und Expositionen von freigestellten Tätigkeiten mit Strahlung oder freigestellten Quellen
2. jede medizinische Exposition
3. die normale lokale natürliche Hintergrundstrahlung.

In der folgenden Tabelle sind die Dosisgrenzwerte für beruflich exponierte Arbeitnehmer und für die Öffentlichkeit zusammengefasst:

Gemäß der Empfehlung des ICRP in seiner Stellungnahme zu Gewebereaktionen vom 21. April 2011 wurde die äquivalente Dosisgrenze für die Augenlinse für die berufliche Exposition in geplanten Expositionssituationen von 150 mSv / Jahr auf durchschnittlich 20 mSv / Jahr gesenkt über definierte Zeiträume von 5 Jahren ohne jährliche Dosis in einem einzigen Jahr über 50 mSv.

Die Grenzwerte für die wirksame Dosis beziehen sich auf die Summe der relevanten wirksamen Dosen aus externer Exposition im angegebenen Zeitraum und der zugesagten wirksamen Dosis aus der Aufnahme von Radionukliden im selben Zeitraum. Für Erwachsene wird die festgelegte wirksame Dosis für einen Zeitraum von 50 Jahren nach der Einnahme berechnet, während sie für Kinder für den Zeitraum bis zum Alter von 70 Jahren berechnet wird. Die effektive Ganzkörperdosisgrenze von 20 mSv ist ein Durchschnittswert über fünf Jahre. Die tatsächliche Grenze liegt bei 100 mSv in 5 Jahren, mit nicht mehr als 50 mSv in einem Jahr.