Alle biologischen Schädigungseffekte beginnen mit der Folge von Strahlungswechselwirkungen mit den Atomen, die die Zellen bilden. Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Jeder Teil Ihres Körpers besteht aus Zellen oder wurde von ihnen aufgebaut. Obwohl wir die Tendenz haben, biologische Effekte in Bezug auf die Wirkung von Strahlung auf lebende Zellen zu sehen , interagiert ionisierende Strahlung per Definition nur mit Atomen durch einen Prozess, der Ionisation genannt wird. Für ionisierende Strahlung ist die kinetische Energie von Teilchen ( Photonen, Elektronen usw. ) ionisierender Strahlung ausreichend und das Teilchen kann Zielatome ionisieren (um Ionen durch Elektronenverlust zu bilden), um Ionen zu bilden. Einfach ionisierende Strahlung kann Elektronen von einem Atom abwerfen.
Es gibt zwei Mechanismen, durch die Strahlung letztendlich Zellen beeinflusst. Diese beiden Mechanismen werden allgemein als:
- Direkte Auswirkungen . Direkte Effekte werden durch Strahlung verursacht, wenn Strahlung direkt mit den Atomen des DNA- Moleküls oder einer anderen zellulären Komponente interagiert, die für das Überleben der Zelle entscheidend ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Strahlung mit dem DNA-Molekül in Wechselwirkung tritt, ist sehr gering, da diese kritischen Komponenten einen so kleinen Teil der Zelle ausmachen.
- Indirekte Effekte . Indirekte Effekte werden durch Wechselwirkung von Strahlung in der Regel mit Wassermolekülen verursacht . Jede Zelle besteht, genau wie der menschliche Körper, hauptsächlich aus Wasser. Durch ionisierende Strahlung können die Bindungen aufgebrochen werden, die das Wassermolekül zusammenhalten, und Radikale wie Hydroxyl-OH, Superoxidanion O 2 – und andere entstehen. Diese Radikale können zur Zerstörung der Zelle beitragen.
Eine große Anzahl von Zellen eines bestimmten Typs wird als Gewebe bezeichnet . Bildet dieses Gewebe eine spezialisierte Funktionseinheit, spricht man von einem Organ. Die Art und Anzahl der betroffenen Zellen ist ebenfalls ein wichtiger Faktor. Einige Zellen und Organe im Körper reagieren empfindlicher auf ionisierende Strahlung als andere .
Die Empfindlichkeit verschiedener Zelltypen gegenüber ionisierender Strahlung ist sehr hoch für Gewebe, die aus Zellen bestehen, die sich schnell teilen, wie sie in Knochenmark, Magen, Darm, männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorganen und sich entwickelnden Feten zu finden sind. Dies liegt daran, dass sich teilende Zellen korrekte DNA-Informationen benötigen, damit die Nachkommen der Zellen überleben können. Eine direkte Wechselwirkung von Strahlung mit einer aktiven Zelle könnte zum Tod oder zur Mutation der Zelle führen, wohingegen eine direkte Wechselwirkung mit der DNA einer ruhenden Zelle eine geringere Auswirkung hätte.
Infolgedessen können lebende Zellen nach ihrer Reproduktionsrate klassifiziert werden, was auch ihre relative Empfindlichkeit gegenüber Strahlung anzeigt. Infolgedessen sind sich aktiv reproduzierende Zellen empfindlicher gegenüber ionisierender Strahlung als Zellen, aus denen Haut-, Nieren- oder Lebergewebe besteht. Die Nerven- und Muskelzellen regenerieren sich am langsamsten und sind die am wenigsten empfindlichen Zellen.
Die Empfindlichkeit der verschiedenen Organe des menschlichen Körpers korreliert mit der relativen Empfindlichkeit der Zellen, aus denen sie zusammengesetzt sind. In der Praxis wird diese Empfindlichkeit durch den dargestellten Gewebe – Wichtungsfaktor , w T , das der Faktor , mit dem die Äquivalentdosis in einem Gewebe oder Organ T gewichtete den relativen Beitrag des Gewebes oder Organs auf den Gesamtgesundheits Nachteil darstellt aus gleichmäßige Bestrahlung des Körpers (ICRP 1991b).
Wenn eine Person nur teilweise bestrahlt wird, hängt die Dosis stark von dem Gewebe ab, das bestrahlt wurde. Beispielsweise ist eine Gammadosis von 10 mSv für den gesamten Körper und eine Dosis von 50 mSv für die Schilddrüse hinsichtlich des Risikos dieselbe wie eine Ganzkörperdosis von 10 + 0,04 × 50 = 12 mSv.
