Was ist ein lineares No-Threshold-Modell – Definition

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). Das Problem ist, dass es bei sehr geringen Dosen praktisch unmöglich ist, eine Bestrahlung mit bestimmten biologischen Wirkungen zu korrelieren. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Grundkrebsrate bereits sehr hoch ist und das Krebsrisiko aufgrund des individuellen Lebensstils und der Auswirkungen auf die Umwelt um 40% schwankt, wodurch die subtilen Auswirkungen schwacher Strahlung verdeckt werden. Daher ist es sehr schwierig, dieses Modell zu validieren. Da keine Daten für den Bereich niedriger Dosen verfügbar sind, müssen die biologischen Auswirkungen für niedrige Strahlungsdosen extrapoliert werden . Die Frage ist wie?

Das LNT-Modell wird vom ICRP empfohlen und von den meisten Strahlenschutzbehörden der Welt akzeptiert. Es muss betont werden, dass die Konservativität dieses Modells enorme Konsequenzen hat und eine Reihe von Organisationen nicht damit einverstanden sind , das lineare No-Threshold-Modell zur Abschätzung des Risikos einer geringen Strahlenexposition in der Umwelt und am Arbeitsplatz zu verwenden. Dieses Prinzip wurde Ende der 1950er Jahre eingeführt und ist immer noch die Grundlage für alle empfohlenen Dosisgrenzwerte .

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).

Heutzutage basiert das Schutzsystem auf der LNT-Hypothese , wobei angenommen wird, dass die gesamte Strahlung schlecht ist und die schädliche Wirkung (im Wesentlichen das Krebsrisiko) linear mit der Dosis ohne Schwelle ansteigt (Beginn bei der Nulldosis). Da keine Nulldosis erreichbar ist, wurde das ALARA – Prinzip ( A s L ow A s R easonable A chievable) eingeführt. Dies ermöglicht die Summierung aller Strahlenexpositionen nach Dosimetern, ohne Berücksichtigung von Dosisniveaus oder Dosisraten. Die Aggregation von sehr geringen Einzeldosen über längere Zeiträume ist jedoch unangemessen und insbesondere die Berechnung der Zahl der Krebstoten stützt sich daraufkollektiv wirksame Dosen von unbedeutenden Einzeldosen sollten vermieden werden .

Siehe auch: Sammeldosis

LNT-Modell – Dosis-Wirkungs-Kurve

Wie aus der LNT-Dosis-Wirkungs-Kurve hervorgeht , beginnt das Risiko nicht bei 0, da auch ohne berufliche Exposition ein gewisses Krebsrisiko besteht. Es ist zu beachten, dass Strahlung ein physikalisches krebserzeugendes Mittel ist, während Zigaretten ein Beispiel für ein chemisches krebserzeugendes Mittel sind. Viren sind Beispiele für biologische krebserzeugende Mittel. Die Steigung der Linie bedeutet lediglich, dass eine Person, die 5 mSv pro Jahr erhält, ein zehnmal höheres Risiko eingeht als eine Person, die 0,5 mSv pro Jahr erhält.

Wie zu sehen ist, geht das lineare No-Threshold-Modell davon aus, dass eine höhere Exposition ein höheres Risiko bedeutet und keine so geringe Strahlungsdosis vorhanden ist, dass sie keinen Effekt hat.

Folgen des LNT-Modells

Heute basiert das Schutzsystem auf der LNT-Hypothese, wobei angenommen wird, dass die gesamte Strahlung schlecht ist und dass die schädliche Wirkung (im Wesentlichen das Krebsrisiko) linear mit der Dosis ohne Schwelle zunimmt (Beginn bei Null-Dosis). Die probabilistische Natur der stochastischen Effekte und die Eigenschaften des LNT – Modells machen es unmöglich , eine klare Unterscheidung zwischen ‚sicher‘ und ‚gefährlich‘ abzuleiten, und das schafft einige Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Strahlenrisiken zu erklären. Die Hauptfolge des LNT-Modells besteht darin, dass ein endliches Risiko, wie gering es auch sein mag, angenommen und ein Schutzniveau festgelegt werden muss, das auf dem basiert, was als akzeptabel angesehen wird. Da eine Nulldosis nicht erreichbar ist, ist der ICRP (Publikation 103) definiert das Strahlenschutzsystem, das auf den folgenden drei Prinzipien basiert:

1. Begründung . „Jede Entscheidung, die die Strahlenbelastung verändert, sollte mehr nützen als schaden.“
2. Optimierung des Schutzes . „Alle Dosen sollten unter Berücksichtigung wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Faktoren so niedrig wie möglich gehalten werden.“ (bekannt als ALARA oder ALARP)
3. Dosisbegrenzung . „Die Gesamtdosis für eine Person … sollte die entsprechenden Grenzwerte nicht überschreiten.“

Alle diese drei Prinzipien basieren auf dem LNT-Modell, und die Kommission ist der Ansicht, dass das LNT-Modell eine vorsichtige Grundlage für den Strahlenschutz bei niedrigen Dosen und niedrigen Dosisraten bleibt.

LNT und kollektive Dosis

Im Falle einer kollektiven Dosis hat die Konservativität des LNT-Modells enorme Konsequenzen, und das Modell wird manchmal fälschlicherweise (möglicherweise absichtlich) verwendet, um die Krebswirkung kollektiver Dosen einer geringen radioaktiven Kontamination zu quantifizieren . Eine lineare Dosis-Wirkungs-Kurve ermöglicht die Verwendung kollektiver Dosen zur Berechnung der schädlichen Auswirkungen auf eine bestrahlte Population. Einfach:

Aber was bedeutet es? Wenn zehn Millionen Menschen eine wirksame Dosis von 0,1 µSv erhalten (entspricht dem Verzehr einer Banane ), beträgt die Gesamtdosis S = 1 Sv . Bedeutet dies, dass eine Person aufgrund des Verzehrs von Bananen mit einer Wahrscheinlichkeit von 5,5% an Krebs erkrankt? Beachten Sie, dass bei hohen Dosen ein Sievert eine Wahrscheinlichkeit von 5,5% für die Entwicklung von Krebs darstellt. Eine Reihe von Organisationen ist mit diesem Ergebnis nicht einverstanden und verwendet das lineare No-Threshold-Modell, um das Risiko einer geringen Strahlenbelastung durch Umwelt und Beruf abzuschätzen . Es ist fraglich, ob die kollektive Dosis überhaupt sinnvoll ist.

Das ICRP allein besagt:

„Die kollektive effektive Dosismenge ist ein Instrument zur Optimierung, zum Vergleich radiologischer Technologien und Schutzverfahren, vor allem im Zusammenhang mit beruflicher Exposition. Die kollektiv wirksame Dosis ist nicht als Instrument zur epidemiologischen Risikobewertung gedacht und es ist unangemessen, sie in Risikoprojektionen zu verwenden. Die Aggregation sehr niedriger Einzeldosen über längere Zeiträume ist unangemessen, und insbesondere sollte die Berechnung der Anzahl der Krebstoten auf der Grundlage kollektiver wirksamer Dosen aus trivialen Einzeldosen vermieden werden. “

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

Kontroverse des LNT-Modells

Wie bereits geschrieben, 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. Dieses Modell geht 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.

Bei niedrigen Dosen hat seine Konservativität 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. Dieses Phänomen ist als Strahlenhormese bekannt .