Die Wirkung niedriger Strahlendosen: Biologische und medizinische Aspekte PDF
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Die Wirkung niedriger Strahlendosen Biologische und medizinische Aspekte Herausgegeben von: Wolfgang Köhnlein, Horst Traut und Manfred Fischer Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Prof. Dr. WOLFGANG KÖHNLEIN Prof. Dr. HORST TRAUT Institut für Strahlenbiologie Universität Münster Hittorfstr. 17 D-4400 Münster Prof. Dr. MANFRED FISCHER Institut für Nuklearmedizin Städtische Kliniken Kassel Mönckebergstr. 41-43 D-3500 Kassel ISBN-13: 978-3-642-74677-2 e-ISBN-13: 978-3-642-74676-5 DOI: 10.1007/978-3-642-74676-5 CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek Die Wirkung niedriger Strahlendosen : biologische und medizinische Aspekte I Hrsg.: Wolfgang Köhnlein ... [Autorenverz. O. Axelson ... ]. - Berlin ; Heidelberg ; NewYork ; London ; Paris; Tokyo : Springer, 1989 NE: Köhnlein, Wolfgang [Hrsg.] Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speiche rung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutsch land vom 9. September 1965 in der Fassung vom 24. Juni 1985 zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsge setzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1989 © Abb. 1, Seite 180, Kartoplan GmbH Berlin Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1989 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Produkthaftung: Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsforrnen kann vom Verlag keine Gewähr übernommen werden. Derartige Angaben müssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit überprüft werden. 2131/3145-543210 - Gedruckt auf säurefreiem Papier Grußwort Die Verwendung radioaktiver Stoffe in Technik, Forschung und Medizin ist eng verbunden mit der Sorge der Bürger, ob sich dadurch Risiken für die Umwelt und die Gesundheit der Menschen ergeben. Die Reaktorkatastrophe in Tscher nobyl und Störfälle in kerntechnischen Anlagen im Bundesgebiet haben die mit der Kernenergie verbundenen Gefahren besonders deutlich gemacht. Auf die zweifelnden Fragen unserer Bürger, die über die Gefahren auch einer friedlichen Nutzung der Kernenergie und durch sonstige Strahlenquellen beunruhigt sind, wird von Politik, Wissenschaft und Verwaltung sachverständige Antwort erwartet. Der Schutz von Leben und Gesundheit der Bevölkerung vor den Gefahren ionisierender Strahlen muß Vorrang vor deren Nutzung haben. Wo radioaktive Stoffe nicht notwendig sind, dürfen sie nicht verwendet werden. Ist ihre Verwendung notwendig, z.B. in der Medizin, muß Vorsorge dafür getroffen werden, die Strahlenbelastung von Personen so gering wie möglich und inner halb vertretbarer Grenzen zu halten. Wissenschaft und Forschung beschäftigt die Wirkung ionisierender Strahlen auf die Menschen seit langem, wobei Beurteilungen und Meinungen divergieren. Kontrovers diskutiert wird insbesondere das Risiko von Spätschäden durch Niedrigstrahlung im Bereich der Schwankungen der natürlichen Strahlen exposition. Vor diesem Hintergrund war das von dem Institut für Strahlenbiologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster und dem Institut für Nuklear medizin der Städtischen Klinken Kassel veranstaltete Symposium "Die Wirkung niedriger Strahlendosen auf den Menschen" besonders zu begrüßen. Ich hoffe und wünsche, daß die Veröffentlichung der Tagungsbeiträge mit dazu beiträgt, eine sachbezogene Diskussion zu fördern und neue Erkenntnisse zu gewinnen. Hermann Heinemann Minister für Arbeit, Gesundheit und Soziales des Landes Nordrhein-Westfalen Vorwort Das vorliegende Buch "Die Wirkung niedriger Strahlendosen -biologische und medizinische Aspekte" ist im wesentlichen eine Sammlung von Vorträgen, die auf einem internationalen Symposium über "Die Wirkung niedriger Strahlen dosen auf den Menschen" gehalten worden waren. Dieses Symposium fand im Februar 1988 in Münster statt und wurde vom Institut für Strahlenbiologie der Westfälischen Wilhelms-Universität gemeinsam mit dem Institut für Nuklear medizin der Städtischen Kliniken Kassel veranstaltet. Die Organisation des Symposiums lag in den Händen von Prof. Dr. W. Köhnlein vom Institut für Strahlenbiologie. Aus folgenden Gründen war dieses Symposium etwas Besonderes: Es wurde nicht, wie meist üblich, von einer Fachgesellschaft organisiert, und es entstand aus dem Wunsch, die Protagonisten unterschiedlicher Auffassungen über die Wirkung niedriger Strahlendosen zusammenzuführen. Weiterhin sollten nicht nur Experten miteinander diskutieren; vielmehr stand die Tagung auch interessierten Laien offen. Eine erfreuliche Resonanz - über 500 Tagungsteil nehmer - war die Folge dieses Konzepts. Es ist bezeichnend für die Emotiona lisierung des Symposiumsthemas, daß die Veranstalter von einigen ihrer Kollegen zu ihrem "Mut" beglückwünscht wurden. Die 1987 bekanntgewordene, auf Untersuchungen an Atombombenüberle benden beruhende Neubewertung des Strahlenkrebsrisikos haben dem Sympo sium besondere Aktualität verliehen. Ohnehin ist das allgemeine Interesse an Problemen der Strahlengefährdung bemerkenswert groß, ein Interesse, das wachgehalten wird durch den weiteren Ausbau der Nuklearindustrie, die Pro bleme bei der Entsorgung, die Vorkommnisse bei Windscale, Harrisburg und Tschernobyl, aber auch durch zahlreiche Störfalle bei kerntechnischen Anlagen der Bundesrepublik. Das vorliegende Buch beruht auf dem gleichen liberalen Konzept wie das Symposium. (Die auf englisch gehaltenen Vorträge wurden auf Wunsch des Verlegers ins Deutsche übersetzt.) Dennoch sind die verschiedenen Standpunkte hinsichtlich der Gefährlichkeit niedriger Strahlendosen sicherlich nicht völlig "ausgewogen" dargestellt. Schuld hieran war zum Beispiel, daß einer der beiden zum Thema "Plutonium" eingeladenen Referenten seine Zusage nicht eingehalten hatte. Bei den genetischen Strahlenwirkungen wird deutlich, wie schwierig es ist, das genetische Strahlenrisiko des Menschen quantitativ abzuschätzen und wie sehr unsere Annahmen hierüber auf den Ergebnissen von Tierversuchen beruhen müssen. Bei den kanzerogenen Strahlenwirkungen (einschließlich der strahlenindu zierten Leukämien) steht die Neubewertung der Kanzerogenität der ionisierenden Strahlen, vor allem der y-Strahlen, im Vordergrund. Diese Neubewertung ist das Ergebnis -allerdings noch nicht abgeschlossener -Un~<?rsuchungen einer ameri kanisch-japanischen Wissenschaftlergruppe an den Uberlebenden der Atom bombenabwürfe über Hiroshima und Nagasaki. Diese Studie, der mehrere Bei- träge des Buches gewidmet sind, läßt keinen Zweifel daran, daß die Kanzero genität, also die Zahl der strahleninduzierten Krebsfälle pro Dosiseinheit in einer Population definierter Größe, bisher unterschätzt worden war. Uneinigkeit be steht allerdings über den Grad dieser Unterschätzung: Während mehr konserva tiv eingestellte Fachleute einen Faktor 2-5 annehmen, sind andere Wissen schaftler davon überzeugt, daß diese Faktoren weitaus höher liegen. Wie aus den Beiträgen hervorgeht, gibt es offensichtlich mehrere Gründe für die bisherige Unterschätzung, insbesondere war der Neutronenanteil an der Atombomben strahlung als zu hoch, die von den exponierten Personen absorbierten y-Strah lendosen gleichfalls zu hoch und die Zahl der Krebsfälle als zu niedrig angesetzt worden. Man beachte hierbei, daß die Kanzerogenität der Strahlung (s.o.) größer wird, wenn die Strahlendosis kleiner ist als zunächst angenommen. Ein weiterer aktueller Beitrag dieses Kapitels gilt der Frage einer Krebsgefährdung durch Radon, wenn sich dieses in Häusern anreichert. Auch wird der neueste Stand von Untersuchungen behandelt, die dem Krebsrisiko bei Kindern gelten, die pränatal einer niedrigen Strahlenbelastung ausgesetzt waren: natürlicher Grundstrahlung und diagnostischer Röntgenstrahlung. Im Strahlenschutz, zum Beispiel bei der Festsetzung von Grenzwerten der beruflichen Strahlenbelastung, geht man von einer linearen Dosiswirkungs beziehung im niedrigen Dosisbereich aus. Während überzeugende Argumente diese Annahme für die genetischen und kanzerogenen Strahlenwirkungen nahe legen, vermutet man für die teratogenen Strahlenwirkungen die Existenz von Schwellendosen, unterhalb denen die Strahlung keine Mißbildungen induziert. Eine Ausnahme könnte jedoch die pränatale Strahleninduktion geistiger Ent wicklungsstörungen sein, für die keine Schwellendosis vorzuliegen scheint. Beim Kapitel Strahlenexposition in der Medizin wird deutlich, daß der Strah lenschutz in der röntgenologischen und nuklearmedizinischen Diagnostik ernst genommen wird. Dies gilt sowohl für die Patienten wie das ärztliche Personal. Bei der diagnostischen Strahlenexposition ist außerdem zu beachten, daß der Patient eine "Gegenleistung" erhält, nämlich eine - nicht selten lebensrettende oder zumindest lebensverlängernde -Information über seine Erkrankung. Den noch sei hier nicht verschwiegen, daß es auch heute noch zahlreiche überflüssige strahlendiagnostische Maßnahmen gibt und daß so manche Röntgendurch leuchtung durch eine - weniger belastende - Röntgenaufnahme ersetzt werden könnte. Verständlicherweise ist seit einiger Zeit das Thema Tschernobyl nicht mehr so aktuell wie im Jahr 1986, als sich die Katastrophe ereignete. Die hier vorliegenden Beiträge halten jedoch die Erinnerung an dieses Ereignis wach, an die Fülle von Fragen, mit denen die Bevölkerung der Bundesrepublik konfron tiert worden war, aber auch an die oft ungereimten offiziellen Verlautbarungen und Empfehlungen jener Tage. Gerade diese Beiträge halten uns vor Augen, wie vorsichtig wir mit der Kernenergie umgehen müssen, dies um so mehr, als ein kurzfristiger oder gar sofortiger Ausstieg aus der Kernenergie, so wünschens wert er für viele auch sein mag, nicht realisierbar sein dürfte. Auch wird nach einem solchen Ausstieg wegen des strahlenden "Nachlasses" kerntechnischer Anlagen das Thema Strahlengefährdung noch lange Zeit aktuell bleiben. Zusammenfassend haben wir den Eindruck, daß die Unterschiede in den grund sätzlichen Auffassungen der Fachwelt über die Wirkung niedriger Strahlendosen auf den Menschen nicht so gravierend sind, wie es oft scheint: Für die beiden wichtigsten Strahlenrisiken, Erbschäden und Krebs, nehmen wohl alle Experten, wenn es um Probleme des Strahlenschutzes geht, eine lineare Dosis abhängigkeit, ohne Schwellendosis, an. Allerdings gehen die Meinungen da rüber auseinander, wie hoch die Zahl der Erbschäden und Krebsfälle pro Dosis einheit ist. Weiter halten alle Fachleute einen Schutz schwangerer Frauen auch vor den niedrigen röntgendiagnostischen Strahlendosen für unbedingt erforder lich, und zwar hauptsächlich wegen der pränatalen Induktion von Mißbildungen. Weniger einheitlich sind die Auffassungen darüber, ob als Folge derartiger niedriger Strahlenbelastungen die in utero exponierten Kinder mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit an Krebs (einschließlich Leukämien) erkranken. Nach dem neuesten Stand der Forschung träfe dies nicht nur für diagnostische Röntgen expositionen, sondern auch für die natürliche Grundstrahlung zu. Das Buch wendet sich an jene Leser, die sich aus erster Hand über die Wir kung niedriger Strahlendosen auf den Menschen informieren wollen. Das heißt aber: Leichte Kost wird hier nicht serviert. wir würden uns freuen, wenn dies den Leser, der sich mit Hilfe dieses Buches über ein aktuelles Forschungsgebiet mit weitreichenden praktischen Konsequenzen informieren möchte, nicht von der Lektüre abhielte. Für die großzügige finanzielle Unterstützung des dem Buch zugrunde liegenden Symposiums danken wir dem Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V., dem Minister für Arbeit, Gesundheit und Soziales des Landes NRW und der Sektion Bundesrepublik Deutschland der Internationalen Ärzte für die Verhütung des Atomkrieges e.V. (IPPNW) sowie den folgenden Firmen: Amersham Buchler GmbH, Braunschweig; Behring Werke Marburg; Berthold, Wildbad; Deutsche Sorin Biomedica, Hamburg; EIR -Würenlingen, Schweiz; Henning Berlin GmbH, Berlin; Isotopen Diagnostik CIS GmbH, Dreieich; Mallinckrodt Diagnostica GmbH, Dietzenbach; Pharmacia - LKB GmbH, Freiburg; C.H.F. Müller Unternehmensbereich der Philips GmbH, Hamburg; Picker International GmbH, München; Siemens, Erlangen und Stratec Elektronik GmbH, Birkenfeld. Unser Dank gilt weiterhin Frau A. Traut und Herrn Priv. Doz. Dr. E. Severin für ihre Hilfe bei der Durchsicht der Manuskripte. Prof. Dr. Wolfgang Köhnlein, Münster Prof. Dr. Horst Traut, Münster Prof. Dr. Manfred Fischer, Kassel im Januar 1989 Inhaltsverzeichnis Grußwort .............................................................................. VII Vorwort der Herausgeber ............................................................. IX Autorenverzeichnis .................................................................. XIII KAPITEL I -Genetische Strahlenwirkungen Strahleninduzierte Mutationen in Keimzellen der Maus V.H. Ehling, J. Favor ..................................................................3 Strahleninduzierte Aneuploidie beim Säuger 1. Hansmann ............................................................................ 15 Der Zeitjaktor bei der strahleninduzierten Mutationsauslösung J. Kiefer, T. Kranert, F. Koenig, V. Sto11 ................. , ....................... 23 KAPITEL II -Kanzerogene Strahlenwirkungen Die neue Bewertung der Strahlenrisiken: Folgerungen aus der Revision der Dosimetrie in Hiroshima und Nagasaki A.M.Kellerer ........................................................................... 37 Das Krebsrisiko unter den Überlebenden der Atombombenabwürfe auf Grund der "alten" und "neuen" Dosimetrieberechnungen J. W. Gofman .......................................................................... 57 Zunahme des Strahlenrisikos bei niedrigen Dosen: Ubereinstimmung zwischen bisher als unvereinbar bezeichneten Studien R. H. Nussbaum .......................................................................7 5 Risikofaktoren für strahleninduzierte Krebserkrankungen im Niedrigdosisbereich LSchmitz-Feuerhake .................................................................. 91 Erfahrungen aus Studien über das Verhältnis von Lungenkrebs zur Strahlenbelastung durch Radon und seine Zerfallsprodukte in Häusern O. Axelson .............................................................................. 97 Vorgeburtliche Bestrahlung und Kinderkrebs E.A. Gilman, G.W. Kneale, E.G. Knox, A.M. Stewart ........................ 107 KAPITEL III -Teratogene Strahlen wirkungen Embryonale undfetale Entwicklung bei pränataler Strahlenexposition H.Kriegel .............................................................................. 119 Strahlenbedingte Entwicklungsstörungen im niedrigen Dosisbereich C.Michel .................................................... , .... , ..................... 127 KAPITEL IV -Strahlenexposition in der Medizin Strahlenbelastung in der Röntgendiagnostik und Strahlentherapie J. Schütz ............................................................................... 137 Neue Radionuklide in der Diagnostik und Therapie Trends zur Reduzierung der Strahlenbelastung P.A. Schubiger ....................................................................... 145 Strahlenexposition des Patienten und des Personals in der Nuklearmedizin H.Schicha ............................................................................. 151 KAPITEL V -Tschernobyl Radioaktive Partikel im Tschernobyl-Fallout U.Wahl, G. Lindner und E. Recknagel ........................................... 165 Neue Erkenntnisse zur Beurteilung des Individualrisikos nach einem kerntechnischen Unfall E. Lengfelder, D. Forst, H. Feist .................................................. 177 Kartierung der Gammadosisleistung in Niedersachsen W.Kruck, R. W. Scholz, U. Siewers ............................................ 191 Schilddrüsenbelastung nach Tschernobyl H.Kuni, B.Schmid, M.Bachmann ................................................. 193 Radioaktivität in Lebensmitteln -Vergleichende Lebensmittelmessungen als ein Weg zur Verringerung der aufgenommenen Dosis E. Rässler ............................................................................. 203 KAPITEL VI -Verschiedene Themen Dosiseffektbeziehungen und Schwellenwert O. Merwitz ............................................................................ 215 Statistische Probleme bei epidemiologischen Studien zur Strahlendosis und Säuglingssterblichkeit G. Osius ............................................................................... 221 Strahlenbelastung durch Plutonium. Alte und neue Nachweisverjahren B. Splieth .............. '" ............................................................. 235 Hormesis und die biologische Wirkung ionisierender Strahlen: Versuche mit Lungen-Fibroblasten M.G. Vicker, H. Gerlach, C. Roebke, F. von der Heyde, S.T. Kimm und G. Gebauer ........................................................ 243 Sachverzeichnis ....................................................................... 255 Autorenverzeichnis Prof. Dr. O. Axelson Department of Occupational Medicine and Industrial Ergonomies, University Hospital, S-58185 Linköping, Schweden Prof. Dr. UB. Ehling Institut für Säugetiergenetik, Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung, D-8042 Neuherberg Prof. Dr. I.W. Gofman, M.D., Ph.D., Professor Emeritus of Medical Physics and Biophysics, Donner Laboratory, University of Califomia, Berkeley, CA 94720, USA Prof. Dr. I. Hansmann Institut für Humangenetik, Universität Göuingen, Goßlerstr. 12d, 3400 Göuingen Prof. Dr. A.M.Kelierer Institut für Medizinische Strahlenkunde, Universität Würzburg, Versbacher Str.5, 8700 Würzburg Prof. Dr. I. Kiefer Strahlenzentrum der Justus-Liebig-Universität Gießen, Leihgestemer Weg 217, 6300 Gießen Prof. Dr. H. Kriegel Gesellschaft für Strahlen-und Umweltforschung München, Ingolstädter Landstr. 1, 8042 Neuherberg Dr. W. Kruck Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Postfach 510153, 3000 Hannover Prof. Dr. H. Kuni Abteilung für klinische Nuklearmedizin im Medizinischen Zentrum für Radio logie der Philipps-Universität Marburg, Baldingerstraße, 3550 Marburg Prof. Dr. E. Lengfelder Strahlenbiologisches Institut der Ludwig-Maximilians-Universität München, Schillerstraße 42, 8000 München 2 Dr. O. Merwitz Institut für Chemie der Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Institut 1 (Nuklearchemie), 5170 Jülich
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