Was ist die Dosis-Wirkungs-Beziehung bei Strahlung – Definition

Im Allgemeinen beschreibt die Dosis-Wirkungs-Beziehung die Änderung der Wirkung auf einen Organismus, die durch unterschiedliche Exposition (oder Dosen) gegenüber einem Stressor (in der Regel einer Chemikalie) nach einer bestimmten Expositionszeit oder einem Lebensmittel verursacht wird. In diesem Artikel werden zwei von vier Dosis-Wirkungs-Modellen beschrieben, die sich auf die Auswirkungen von Strahlung mit niedriger Dosis beziehen . Vier vorgeschlagene Dosis-Wirkungsmodelle sind:

• supra-lineares Modell,
• Linear-No-Threshold (LNT) -Modell,
• Schwellenmodell,
• Hormesemodell.

LNT-Modell

Das  lineare No-Threshold-Modell  (LNT-Modell) ist ein  konservatives Modell, das im Strahlenschutz verwendet wird, um die gesundheitlichen Auswirkungen geringer Strahlendosen abzuschätzen  . Nach dem LNT-Modell wird Strahlung ohne Sicherheitsschwelle immer als schädlich eingestuft  , und die Summe mehrerer sehr kleiner Expositionen wird als das gleiche biologische Risiko angesehen wie eine größere Exposition (Linearität).

Laut ICRP:

„Ein Dosis-Wirkungs-Modell, das auf der Annahme basiert, dass Strahlendosen über Null im niedrigen Dosisbereich das Risiko für Krebs und / oder Erbkrankheiten in einfacher proportionaler Weise erhöhen.“

Spezielle Referenz: ICRP, 2007. Die Empfehlungen 2007 der Internationalen Strahlenschutzkommission. ICRP Publication 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Hormesemodell

Strahlungs hormesis ist ein Dosis-Wirkungs-Phänomen , und es ist eines der alternativen Hypothese, dass geringe Dosen von ionisierender Strahlung Effekte induzieren vorteilhaft Gesundheit. Gemäß der Hypotheseder Strahlungshormone können niedrige Dosen von niedriger LET-Strahlung die Aktivierung von Reparaturmechanismen stimulieren, die vor Krankheiten schützen und ohne ionisierende Strahlung nicht aktiviert werden. Niedrige Dosis bedeutet hier zusätzliche kleine Dosen, die mit der normalen Hintergrundstrahlung vergleichbar sind ( 10 µSv= durchschnittliche Tagesdosis aus dem natürlichen Hintergrund). Da bei hohen Dosen die negativen Wirkungen unwiderlegbar sind, muss eine Schwelle zwischen den positiven und den negativen Wirkungen der Strahlung bestehen. Dieser Schwellenwert wird als Zero Equivalent Point (ZEP) bezeichnet.

Die Hypothese der Strahlungshormese legt nahe, dass eine Strahlenexposition, die mit dem natürlichen Hintergrundstrahlungsniveau vergleichbar ist und knapp darüber liegt, nicht schädlich, aber vorteilhaft ist, während akzeptiert wird, dass viel höhere Strahlungsniveaus gefährlich sind. Die Argumente für die Hormese konzentrieren sich auf einige groß angelegte epidemiologische Studien und die Erkenntnisse aus Tierbestrahlungsexperimenten, vor allem aber auf die jüngsten Fortschritte bei der Kenntnis der adaptiven Reaktion. Befürworter der Strahlenhormese behaupten typischerweise, dass Strahlenschutzreaktionen in Zellen und im Immunsystem nicht nur den schädlichen Auswirkungen der Strahlung entgegenwirken, sondern zusätzlich spontanen Krebs hemmen, der nicht mit der Strahlenexposition zusammenhängt.

Kontroverse des LNT-Modells

Wie bereits geschrieben ( LNT-Modell ), basiert das Schutzsystem heute auf der LNT-Hypothese, einem konservativen Modell, das im Strahlenschutz verwendet wird, um die gesundheitlichen Auswirkungen kleiner Strahlendosen abzuschätzen. Dieses Modell eignet sich hervorragend zum Aufbau eines Schutzsystems für alle Anwendungen ionisierender Strahlung. Im Vergleich zum Hormesemodell geht das LNT-Modell davon aus, dass es keinen Schwellenwert gibt und das Risiko linear mit einer Dosis steigt, dh das LNT-Modell impliziert, dass es keine sichere Dosis ionisierender Strahlung gibt. Wenn dieses lineare Modell korrekt ist, ist die natürliche Hintergrundstrahlung die gefährlichste Strahlungsquelle für die allgemeine öffentliche Gesundheit, gefolgt von der medizinischen Bildgebung als knappe Sekunde.

Das LNT-Modell basiert hauptsächlich auf der Life-Span-Studie (LSS) von Atombombenüberlebenden in Japan. Während dieses Muster bei hohen Dosen unbestritten ist, wird diese lineare Extrapolation des Risikos auf niedrige Dosen durch viele neuere Experimente mit Zellmechanismen in Frage gestellt, und es besteht auch eine hohe Unsicherheit bei der Abschätzung des Risikos, das nur epidemiologische Studien verwendet. Das Problem ist, dass es bei sehr niedrigen Dosen praktisch unmöglich ist, eine Bestrahlung mit bestimmten biologischen Wirkungen zu korrelieren. Dies liegt daran, dass die Grundkrebsrate bereits sehr hoch ist und das Krebsrisiko aufgrund des individuellen Lebensstils und der Umwelteinflüsse um 40% schwankt, wodurch die subtilen Auswirkungen geringer Strahlung verdeckt werden.konservativere Schätzung .

Bei niedrigen Dosen hat seine Konservativität (Linearität) enorme Konsequenzen, und das Modell wird manchmal fälschlicherweise (möglicherweise absichtlich) verwendet, um die Krebswirkung kollektiver Dosen von schwach radioaktiven Kontaminationen zu quantifizieren. Eine lineare Dosis-Wirkungs-Kurve ermöglicht die Verwendung kollektiver Dosen zur Berechnung der schädlichen Auswirkungen auf eine bestrahlte Population. Es wird auch argumentiert, dass das LNT-Modell eine irrationale Angst vor Strahlung verursacht hat, da jeder Mikrosievert in die Wahrscheinlichkeit einer Krebsinduktion umgerechnet werden kann, wie gering diese Wahrscheinlichkeit auch sein mag. Zum Beispiel, wenn zehn Millionen Menschen eine wirksame Dosis von 0,1 µSv erhalten(entspricht dem Verzehr einer Banane), dann beträgt die Gesamtdosis S = 1 Sv. Bedeutet dies, dass bei einer Person aufgrund des Bananenessens eine Wahrscheinlichkeit von 5,5% besteht, an Krebs zu erkranken? Beachten Sie, dass bei hohen Dosen ein Sievert eine Wahrscheinlichkeit von 5,5% für die Entwicklung von Krebs darstellt.

Das Problem dieses Modells ist, dass es eine Reihe von verteidigungsbiologischen Prozessen vernachlässigt, die bei niedrigen Dosen entscheidend sein können. Die Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten ist sehr interessant und zeigt, dass kleine Strahlungsdosen bei niedriger Dosisrate die Abwehrmechanismen stimulieren. Daher wird das LNT-Modell nicht allgemein akzeptiert, da einige eine adaptive Dosis-Wirkungs-Beziehung vorschlagen, bei der niedrige Dosen schützend und hohe Dosen schädlich sind. Viele Studien haben dem LNT-Modell widersprochen, und viele von ihnen haben eine adaptive Reaktion auf niedrig dosierte Strahlung gezeigt, was zu reduzierten Mutationen und Krebs führt.