Elektromagnetisches Spektrum Radioaktive Strahlung

Transkript

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2 Umgang mit Radionukliden Elektromagnetisches Spektrum Radioaktive Strahlung

3 Strahlung Nichtionisierende Strahlung Mikrowellen Sichtbares Licht Strahlung von Radiound Fernsehsendern UV-Licht Ionisierende Strahlung Alphastrahlung Betastrahlung Gammastrahlung Neutronenstrahlung Röntgenstrahlung (X-Strahlen)

4 (2 Protonen + 2 Neutronen) α-strahlen Heliumkerne relativ große Masse, langsam (1/10 c), energiereich geringe Durchdringungsfähigkeit (nicht durch Papier, Haut) Gefahr der Inkorporation durch Einatmen, Verschlucken Energie wird über kurze Strecke abgegeben intensive Ionisierung

5 (Elektron) β-strahlen Elektronen sehr schnell (9/10 c) moderate Durchdringungsfähigkeit Gefahr bei Hautkontakt und Aufnahme in den Körper

6 γ-strahlen Photonen extrem kurzwellig + energiereich, Lichtgeschwindigkeit sehr hohes Durchdringungsvermögen sehr gefährlich

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8 Indirekte Strahlenwirkung: Radikalbildung durch Radiolyse des Wassers

9 Abschirmung Papier Plexiglas Blei Glas Beton Aluminium Stahl Alpha Beta Gamma Bremsstrahlung

10 Abschirmung

11 Definition und Einheiten Aktivität: Anzahl der pro Sekunde zerfallenden Kerne SI-Einheit: Becquerel (Bq) (= Zerfälle pro Sekunde) alte Einheit: Curie (Ci) 1 Ci entspricht der Aktivität von 1 g Radium 1 Ci = 3,7 x Bq 1 mci = 3,7 x 10 7 Bq 1 µci = 3,7 x 10 4 Bq

12 Arten von DNA-Schäden Pyrimidindimere 6-4-Photoprodukt Basenschaden zu 65% nach Röntgenbestrahlung Einzelstrangbruch DNA-Protein-Vernetzung Doppelstrangbruch

13 Basenveränderungen Strukturformeln

14 DNA-Defekte durch 1 Gray Röntgen pro Zelle Aus : Claude Leroy: Principles of Radiation Interactions

15 Energiedosis vs. Äquivalenzdosis heute Wichtungsfaktor w R rad = radiation absorbed dose; rem = röntgen equivalent man

16 Definition und Einheiten Energiedosis: absorbierte Strahlungsenergie / Masse Joule / kg = Gray (Gy), alt: Rad Äquivalentdosis: Strahlungsart relevant! Strahlenwichtungsfaktor α-str. = 20; e - =1;Photonen =1 Sievert (Sv), alt: Rem effektive Dosis: untersch. Strahlungsempfindlichkeit einzelner Organe/Gewebe

17 Relative Biologische Wirksamkeit (RBW) Unterschiedliche Strahlungen haben unterschiedliche biologische Wirkungen

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19 Linearer Energietransfer = LET kev / µm

20 Relative Biologische Wirksamkeit = RBW Energiedosis 60-Co Energiedosis Strahlung *statt 60-Co Strahlung wird auch häufig 250kV Röntgenstrahlung als Bezugsstrahlenart verwendet

21 Linearer Energietransfer = LET

22 Früh-/Spätschäden

23 somatische und genetische Schäden Somatisch:Tod oder gravierende Schädigung von Zellen und Geweben durch unmittelbare Strahleneinwirkung Genetisch: Veränderung ( Mutation ) von Erbmaterial und damit dauerhafte, über Generationen weitergegebene Änderung der Zell- oder Organismuseigenschaften

24 stochastische vs. deterministische Wirkung

25 Strahlenkrankheit: Symptome und Prognose

26 Hypothese: Stochastische Wirkungen sind nur dann null, wenn auch die Strahlung null ist ( linear no threshold hypothesis ) Mutationen als Funktion der Dosis

27 Tumorrate als Funktion der Dosis

28 Tumoren sind typische Spätschäden

29 Tschernobyl-Daten: 26.April 1986: Reaktorunfall Tschernobyl Schilddrüsenkrebs hat vor allem unter Kindern und Jugendlichen in der weissrussischen Region Gomel dramatisch zugenommen. Quelle: Otto Hug Strahleninstitut 2002.

30 Aktivität Exponentialer Zerfall von Radioisotopen t 3 H 14 C 32 P 33 P 35 S 125 I Halbwertszeit 12.3 Jahre 5730 Jahre 14.3 Tage 25.3 Tage 87.6 Tage 60.1 Tage

31 Halbwertszeit physikalische Halbwertszeit? biologische Halbwertszeit? effektive Halbwertszeit?

32 Berechnung der effektiven Halbwertszeit HWZ eff = HWZ phys * HWZ biol HWZ phys + HWZ biol

33 Isotop 32 P α- 32 P-dATP messbar löslich relativ niedrige Reaktivität starkes Signal kann DNA Schäden verursachen (auch in Keimzellen: Testes and Ovarien!!) 32 P emittiert ß-Teilchen mit max. Energie von 1.71MeV Reichweite in Luft 6-7 m Physikalische Halbwertszeit: 14.3 Tage Biologische Halbwertszeit: 14.1 Tage (Knochen), 13,5 Tage (gesamter Körper)

34 Richtlinien für sicheren Umgang mit 32 P Kein Arbeiten mit Isotopen bei Schwangerschaft Zeit, Abstand, Abschirmung Schutzkleidung und Handschuhe tragen Essen, Trinken, Rauchen, Wechseln der Kontaktlinsen usw. ist VERBOTEN Offene Wunden medizinisch versorgen Radioaktiven Abfall an speziellem Ort entsorgen Nicht mit den Händen Gesicht, Haut oder Kleidung anfassen Ständige Überprüfung auf mögliche Kontamination mittels Geiger-Müller-Zähler

35 Autoradiographie Verstärkerfolie: reduziert Expositionszeit verstärkt Sensitivität ß-Teilchen interagieren mit Phosphor in der Verstärkerfolie Photonen werden emittiert Verwendung bei 60 bis -80 C. Bei Raumtemperatur wäre eine größere Aktivierungsenergie nötig.