Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis

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1 Strahlenschutzkommission Geschäftsstelle der Strahlenschutzkommission Postfach D Bonn Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis Empfehlung der Strahlenschutzkommission Verabschiedet in der 277. Sitzung der Strahlenschutzkommission am 02./ 03. Juli 2015

2 Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis 2 INHALT 1 Einleitung Beratungsauftrag Empfehlung Fazit Literatur... 8

3 Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis 3 1 Einleitung Mit Beratungsauftrag vom 01. Februar 2008 hatte das BMU die SSK um Beratung zu Fragen der Dosimetrie der Augenlinse gebeten. Als Ergebnis dieses Beratungsauftrags hat die SSK am 02. Februar 2010 in ihrer 240. Sitzung die Stellungnahme Überwachung der Augenlinsendosis (SSK 2010) verabschiedet. Am 21. April 2011 hat die Internationale Strahlenschutzkommission (ICRP) ein Statement on Tissue Reactions (ICRP 2012) veröffentlicht. Darin empfiehlt sie, für die berufliche Strahlenexposition in geplanten Expositionssituationen den Grenzwert der Äquivalentdosis für die Augenlinse von bisher 150 msv pro Jahr auf 20 msv pro Jahr herabzusetzen gemittelt über 5 Jahre, wobei für ein einzelnes Jahr 50 msv nicht überschritten werden soll. Der Rat der Europäischen Union hat diese Empfehlung in seine Richtlinie 2013/59/Euratom vom 5. Dezember 2013 (Euratom 2014) in Artikel 9 (3) a) wie folgt übernommen: Der Grenzwert der Organ-Äquivalentdosis für die Augenlinse beträgt 20 msv in einem einzelnen Jahr oder 100 msv in einem Fünfjahreszeitraum, wobei der Dosiswert für ein einzelnes Jahr 50 msv nicht überschreiten darf, entsprechend der Vorgabe in den nationalen Rechtsvorschriften. Es ist davon auszugehen, dass bei der Umsetzung der Richtlinie 2013/59/Euratom der herabgesetzte Grenzwert der Augenlinsen-Äquivalentdosis in das deutsche Strahlenschutzrecht übernommen wird. 2 Beratungsauftrag Mit Beratungsauftrag vom 24. Mai 2011 hat das BMU die SSK gebeten, darzulegen, welche Konsequenzen sich aus dem Statement on Tissue Reactions der ICRP für die SSK-Stellungnahme Überwachung der Augenlinsendosis aus dem Jahr 2010 ergeben.

4 Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis 4 3 Empfehlung Die vorliegende Empfehlung 1 nimmt direkt Bezug auf die Stellungnahme der SSK Überwachung der Augenlinsendosis vom 02. Februar In der damaligen Stellungnahme wurden 6 Fragen formuliert und nach damaligem Stand der Wissenschaft beantwortet. In der vorliegenden Empfehlung werden die Antworten auf die Fragen vor dem Hintergrund der Richtlinie 2013/59/Euratom aktualisiert. Alle Textteile der SSK-Stellungnahme von 2010 sind kursiv gedruckt. Frage 1: Gibt es neue Erkenntnisse über die in SSK-Band 43 (1998, 2. Auflage 2006) dargelegten Daten zur Organdosis der Augenlinse hinaus, insbesondere in Bezug auf die Abschnitte und in diesem Band? Die im SSK-Band 43 publizierten Daten zur Organdosis der Augenlinse entsprechen dem damaligen international anerkannten Stand der Wissenschaft. Diese Daten beruhen insbesondere für Elektronen auf Rechnungen mit einem sehr groben Modell des menschlichen Auges. Deshalb sind insbesondere für Beta- Strahlung die Schlussfolgerungen im Abschnitt dieses SSK-Bandes, dass für beruflich strahlenexponierte Personen die Überwachung der Hautdosis mit ihrem Grenzwert von 500 msv pro Jahr auch die Einhaltung des Grenzwertes von 150 msv pro Jahr für die Dosis der Augenlinse garantiert (sofern das Dosimeter in der Nähe der Augenlinse positioniert ist), nicht mehr aufrechtzuerhalten. Dieser Teil von Band 43 muss deshalb überarbeitet werden. Es sollten Dosis-Konversionsfaktoren für die Augenlinsendosis verwendet werden, die auf einer realistischeren Simulation des menschlichen Auges basieren und die unterschiedliche Empfindlichkeit von Bereichen innerhalb der Augenlinse bezüglich einer Kataraktbildung infolge einer Exposition berücksichtigen. Bei Photonen-Strahlung wird in Abschnitt des SSK-Bandes 43 nur auf das Verhältnis von Augenlinsendosis zur Umgebungs-Äquivalentdosis Bezug genommen. Das ist unter den heute betrachteten Expositionssituationen in der Radiologie nicht ausreichend und muss überarbeitet werden. Die Aussagen in der SSK-Stellungnahme von 2010 zur Frage 1 bleiben erhalten und werden durch die zu erwartende Absenkung des Grenzwertes für die Augenlinsen-Äquivalentdosis noch verstärkt. Die Überarbeitung des Bandes 43 der SSK (SSK 2004) ist inzwischen weit fortgeschritten. Frage 2: Welche Messgrößen sind für eine konservative Abschätzung der Organdosis der Augenlinse für durchdringende Strahlung und für Strahlung mit geringer Eindringtiefe geeignet? Bei der Frage, welche Messgrößen für eine konservative Abschätzung der Organdosis der Augenlinse für durchdringende Strahlung und für Strahlung mit geringer 1 In dieser Empfehlung werden die Begriffe Augenlinsendosis, Organdosis der Augenlinse und Augenlinsen-Äquivalentdosis bedeutungsgleich benutzt. Die Verwendung des Begriffs Augenlinsen- Äquivalentdosis erfolgt entsprechend der Norm DIN (2014).

5 Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis 5 Eindringtiefe geeignet sind, müssen die Verhältnisse bei Photonen (insbesondere Röntgenstrahlung) und Beta-Strahlung getrennt betrachtet werden. Bei Photonen-Strahlung reichen die Personendosis-Messgrößen Hp(0,07) bei Energien < 200 kev und Hp(10) bei Energien > 100 kev zur Abschätzung der Augenlinsendosis völlig aus. Deshalb besteht bei Photonenfeldern keine Notwendigkeit, für den speziellen Fall der Augenlinsenüberwachung die zusätzliche Personendosis-Messgröße Hp(3) und damit möglicherweise auch die Ortsdosis-Messgröße H (3, ) zusätzlich einzuführen. Für die Messgröße Hp(0,07) muss das verwendete Personendosimeter aber wie ein Ganzkörperdosimeter auf einem ISO-Quader-Wasser-Phantom (Quader-Phantom) kalibriert werden und nicht auf einem ISO-Stab-Phantom wie ein Teilkörperdosimeter. Das bedeutet eine Änderung der bisher in Deutschland üblichen Praxis, Dosimeter für die Oberflächen-Personendosis Hp(0,07) nicht auf dem Quader-Phantom zu kalibrieren und auch keine Bauartprüfung für derartige Dosimeter durchzuführen bzw. Bauartzulassung zur Eichung zu erteilen. Für in der Praxis verwendete Radionuklide mit Beta-Strahlung hängt der berechnete Wert der applizierten Augenlinsendosis wesentlich davon ab, welchen Bereich innerhalb der Linse man bei der Berechnung der Augenlinsendosis zu Grunde legt (die mittlere Dosis der gesamten Augenlinse oder die mittlere Dosis des für die Kataraktbildung in der Linse empfindlichen Bereichs). Es wird empfohlen, international eine Klärung der Frage, wie die Augenlinsendosis zu berechnen ist, herbeizuführen insbesondere dann, wenn man die Einführung einer neuen Personendosis-Messgröße Hp(3) in Deutschland in Erwägung zieht. Für Beta-Strahlung und in Bezug auf den empfindlichen Bereich in der Linse liefert die Personendosis-Messgröße Hp(3) die beste Abschätzung der Augenlinsendosis. Allerdings liefert auch Hp(0,07) bei allen üblicherweise verwendeten Radionukliden einen konservativen Wert für die Augenlinsendosis. Bei Radionukliden mit Beta-Energien bis etwa 1 MeV wird die Augenlinsendosis dabei erheblich überschätzt, z. B. bis zum Faktor 280 für das Nuklid Re-186, da Elektronen mit Energien < 0,7 MeV (niederenergetische Elektronen) die Augenlinse nicht mehr erreichen, jedoch zu Hp(0,07) beitragen. Befindet sich die Beta-Strahlungsquelle in größerem Abstand von der Augenlinse, dann kann auch die Wechselwirkung der Beta-Strahlung mit der Luft zu einer erheblichen Dosisreduktion in der Augenlinse führen. Dies gilt insbesondere für Beta-Strahlung mit niedriger Energie. Die Aussagen in der SSK-Stellungnahme von 2010 zur Frage 2 bleiben erhalten. Hinsichtlich der in Deutschland bisher üblichen Praxis zur Kalibrierung von Hp(0,07)- Dosimetern siehe die Ausführungen unter Frage 3. Die Anregung aus der SSK-Stellungnahme von 2010, international eine Klärung der Frage herbeizuführen, wie die Augenlinsen-Äquivalentdosis zu berechnen ist, ist inzwischen international aufgenommen worden, z. B. durch Diskussion in der ICRP-Publikation 116, Anhang F (ICRP 2010). In den ICRP-Empfehlungen wird weiterhin über die gesamte Augenlinse gemittelt. Unabhängig von der Art der Berechnung der Augenlinsen- Äquivalentdosis kann es für Betastrahlung bei Verwendung von Hp(0,07) zu einer starken Überschätzung kommen (vergleiche Kapitel 3, Abb. 8 der SSK-Stellungnahme von 2010).

6 Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis 6 Die bisherigen Untersuchungen haben ergeben, dass für die Bestimmung der Augenlinsen- Äquivalentdosis in Strahlungsfeldern mit signifikantem Dosisanteil durch Betastrahlung nur die Messgröße Hp(3) geeignet ist, wenn die bei Verwendung der Messgröße Hp(0,07) auftretende Überschätzung der Augenlinsen-Äquivalentdosis, die bis zu einem Faktor 550 betragen kann (Behrens und Dietze 2010), vermieden werden soll. International werden große Anstrengungen unternommen, die Messgröße Hp(3) in der Personendosisüberwachung einzuführen. Dazu werden entsprechende Dosimeter entwickelt (EURADOS 2012), Messvergleiche durchgeführt (Clairand et al. 2015) und die internationale Normung (IEC62387, ISO15382) angepasst. Dies zeigt, dass die Messgröße Hp(3) international akzeptiert ist. Die SSK weist darauf hin, dass die Kalibrierung von Dosimetern in der Messgröße H'(3) zur Zeit nicht möglich ist, da keine Konversionsfaktoren H'(3)/Ka (Ka: Luftkerma) für Photonenstrahlung vorhanden sind. Eine zur Verwendung der Messgröße Hp(3) alternative Methode, um eine Überschätzung der Augenlinsen-Äquivalentdosis in Betastrahlungsfeldern zu vermeiden, besteht darin, modifizierte Hp(0,07)-Dosimeter zu verwenden. Werden Hp(0,07)-Dosimeter, die sowohl zur Messung in Photonen- als auch in Betastrahlungsfeldern verwendet werden sollen, mit einer zusätzlichen Absorberschicht aus 2,93 mm dickem gewebeäquivalentem Material (z. B. mit 2,50 mm PMMA) vor dem Detektor versehen, erhalten diese Dosimeter durch die Zusatzschicht eine effektive Messtiefe von 3 mm, entsprechend der Messgröße Hp(3). Damit sind in dieser Weise modifizierte Hp(0,07)-Dosimeter geeignet, die Augenlinsen-Äquivalentdosis auch in Betastrahlungsfeldern ohne erhebliche Überschätzung hinreichend gut abzuschätzen, um damit angemessene Strahlenschutzmaßnahmen zu initiieren bzw. deren Wirksamkeit zu überprüfen. Diese Überlegungen gelten analog für die Messgrößen H'(0,07) und H'(3). Frage 3: Welche Messgröße ist insbesondere für eine konservative Abschätzung der Organdosis der Augenlinse für niederenergetische Photonen-Strahlung im Bereich unter 100 kev geeignet? Im speziellen Fall der Röntgendiagnostik (z. B. bei der interventionellen Kardiologie) und bei Aufenthalt von Personen in Streustrahlungsfeldern reicht zur Ermittlung der Augenlinsendosis eine Messung der Oberflächen-Personendosis Hp(0,07) aus. Dabei muss entweder das zu tragende Personendosimeter auf einem Quader-Phantom kalibriert werden oder aber es muss bei einem Teilkörperdosimeter, das auf einem Finger-Phantom kalibriert wurde, sichergestellt sein, dass auch die Rückstrahlung vom Phantom vom Dosimeter richtig gemessen wird. Es wird empfohlen, zu untersuchen, welche der bisher zugelassenen Dosimeter die zweite Forderung bereits erfüllen. Die Aussagen in der SSK-Stellungnahme von 2010 zur Frage 3 bleiben erhalten. Für Photonenstrahlung ist auch Hp(3) konservativ (Behrens 2012). Die Konservativität der Messgrößen Hp(3) und Hp(0,07) gilt nicht nur für Photonenstrahlung unterhalb von 100 kev, sondern für den gesamten Energiebereich bis 10 MeV. Die in der Stellungnahme gegebene Empfehlung zur Untersuchung, welche der bisher zugelassenen Dosimeter bei Kalibrierung auf dem Stabphantom auch zur Messung in der Nähe des Auges geeignet sind, ist abgeschlossen (Behrens et al. 2012). Alle zurzeit in Deutschland verwendeten amtlichen Fingerring-Dosimeter sind auch bei Kalibrierung auf dem Stabphantom

7 Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis 7 zur Ermittlung der Augenlinsen-Äquivalentdosis in Photonenstrahlungsfeldern auch unterhalb von 100 kev geeignet. Frage 4: Gibt es Besonderheiten bei der dosimetrischen Erfassung der Organdosis der Augenlinse, die zu beachten sind? Bei der Ermittlung der Augenlinsendosis durch Messung mit einem Personendosimeter ist das Dosimeter an einer Position am Körper zu tragen, die sich in der näheren Umgebung des Auges befindet oder von der man annehmen kann, dass es angenähert dem gleichen Strahlungsfeld ausgesetzt ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass eine Abschirmung des Auges, insbesondere bei Beta- Strahlung, das Strahlungsfeld am Auge erheblich beeinflusst (starke Reduzierung der Augenlinsendosis). Die Aussagen in der SSK-Stellungnahme von 2010 zur Frage 4 bleiben erhalten. Frage 5: Gibt es Handlungsempfehlungen hinsichtlich der Notwendigkeit der Einführung von Hp(3) und Hp(0,07) (Kalibrierung auf dem Quader-Phantom)? Bevor man zur Ermittlung der Augenlinsendosis die Messgrößen Hp(0,07) für Photonenstrahlung mit Dosimetern, kalibriert auf dem Quader-Phantom, und Hp(3) für Elektronenstrahlung einführt, wird empfohlen, die Relevanz einer Einführung durch Arbeitsplatzbetrachtungen (Analyse der vorhandenen dosimetrischen Daten an Arbeitsplätzen bzw. Ermittlung von Augenlinsendosen an Arbeitsplätzen, sofern nicht vorhanden) zu prüfen. In Photonenstrahlungsfeldern kann für ortsdosimetrische Messungen die Messgröße H'(0,07) Verwendung finden. Die zur Abschirmung von Betastrahlung erforderlichen Maßnahmen können durch einfache Strahlenschutzbetrachtungen festgelegt werden. Soll eine messtechnische Verifikation der Strahlenschutzbetrachtungen erfolgen, würde ein H'(0,07)-Dosimeter die Augenlinsen- Äquivalentdosis niederenergetischer Betastrahlung (< 1 MeV, z. B. Re-186) deutlich überschätzen und dadurch umfangreiche, aber nicht angezeigte Strahlenschutzmaßnahmen hervorrufen können. Deshalb wird für Arbeitsplätze mit signifikantem Dosisbeitrag durch Betastrahlung empfohlen, für ortsdosimetrische Messungen die Messgröße H'(3) zu nutzen. Für die Personen- und Ortsdosimetrie zur Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis sind die Messgrößen Hp(3) und H'(3) geeignet. Die derzeit benutzten Messgrößen Hp(0,07) und H'(0,07) können für Betastrahlung jedoch nur bedingt verwendet werden. Überschätzungen der Augenlinsen-Äquivalentdosis durch Betastrahlung um bis zu zwei Größenordnungen sind vor dem Hintergrund eines Grenzwertes von 20 msv pro Jahr nicht angemessen. Die SSK empfiehlt daher die Einführung der Messgrößen Hp(3) und H'(3). Nach 41 (3) StrlSchV ist eine Messung der Augenlinsen-Äquivalentdosis erforderlich, wenn vorauszusehen ist, dass die Augenlinsen-Äquivalentdosis im Kalenderjahr größer ist als 45 msv. Es ist davon auszugehen, dass mit Änderung des deutschen Strahlenschutzrechts aufgrund der Übernahme des neuen Grenzwertes für die Augenlinsen-Äquivalentdosis von 20 msv (Euratom 2014) dieser Wert deutlich reduziert werden wird. Zur Augenlinsen-

8 Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis 8 Äquivalentdosis in Photonenstrahlungsfeldern in der Radiologie liegen inzwischen umfangreiche internationale Untersuchungen vor (z. B. EURADOS 2012). Das Datenmaterial zur Nuklearmedizin ist jedoch nicht so umfangreich. Mit dem UFOPLAN-Vorhaben Untersuchungen zur Strahlenexposition der Augenlinse von beruflich strahlenexponiertem Personal, das auch nuklearmedizinische Arbeitsplätze betrachtet, sollen deshalb zusätzliche Informationen gewonnen werden. Frage 6: Welche Schutzausrüstungen sind für die Augenlinse geeignet? Ein möglichst großer Abstand von der Strahlungsquelle ist die erste Maßnahme, um die Augenlinsendosis so gering wie praktisch möglich zu halten. Handelt es sich um Expositionen durch Beta-Strahlung von Radionukliden (mit relativ geringem Anteil von Photonen-Strahlung), kann mit dem Tragen einer Schutzbrille ein erheblicher Teil der Augenlinsendosis vermieden werden. Bei Exposition durch Streustrahlung in der Röntgendiagnostik (Photonenenergie < 150 kev) ist die Abschirmung mit Hilfe von Bleiglas-Fenstern oder Bleiglas- Schutzbrillen zwar zu empfehlen, sie ist aber in ihrer Wirkung bei weitem nicht so groß wie bei Beta-Strahlung (Zehntelwertdicke bei 50 kev Photonen- bzw. 100 kv Röntgenstrahlung: ca. 1 mm Bleiglas). Die Aussagen in der SSK-Stellungnahme von 2010 zur Frage 6 bleiben erhalten. 4 Fazit Zusammenfassend stellt die SSK fest, dass die Stellungnahme Überwachung der Augenlinsendosis (SSK 2010) weiterhin gültig ist. Für die Messung der Augenlinsen-Äquivalentdosis in Betastrahlungsfeldern sind nur die Messgrößen Hp(3) und H'(3) geeignet. Hp(3) und H'(3) sind für die Personen- und Ortsdosimetrie zur Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis sowohl in Photonen- als auch in Betastrahlungsfeldern geeignet. Die SSK empfiehlt deshalb die Einführung dieser Messgrößen. Voraussetzung für die Implementierung der Messgrößen im rechtlichen Rahmen ist die noch ausstehende Berechnung der Konversionsfaktoren H'(3)/Ka (Ka: Luftkerma) für Photonenstrahlung. In Photonenstrahlungsfeldern ohne signifikantem Dosisanteil durch Betastrahlung sind auch die Messgrößen Hp(0,07) und H'(0,07) verwendbar. 5 Literatur Behrens und Dietze 2010 Behrens R, Dietze G. Monitoring the eye lens: which dose quantity is adequate? Phys Med Biol 55: , 2010 Behrens et al Behrens R, Engelhardt J, Figel M, Hupe O, Jordan M, Seifert R. Hp(0.07) photon dosemeters for eye lens dosimetry: Calibration on a rod vs. a slab phantom. Rad Prot Dosim 148: , 2012 Behrens 2012 Behrens R. On the operational quantity Hp(3) for eye lens dosimetry. J Radiol Prot 32: , 2012

9 Überwachung der Augenlinsen-Äquivalentdosis 9 Clairand et al Clairand I, Ginjaume M, Vanhavere F, Carinou E, Daures J, Denoziere M, Silva EH, Roig M, Principi S, Van Rycheghem L. First EURADOS intercomparison exercise of eye lens dosemeters for medical applications. Radiat Prot Dosimetry, Jul 2015, doi: /rpd/ncv368 EURADOS 2012 Euratom 2014 ICRP 2010 ICRP 2012 European Radiation Dosimetry Group e. V. (EURADOS). ORAMED: Optimization of Radiation Protection of Medical Staff. EURADOS Report , Braunschweig, April 2012, ISBN Rat der Europäischen Union. Richtlinie 2013/59/Euratom des Rates vom 5. Dezember 2013 zur Festlegung grundlegender Sicherheitsnormen für den Schutz vor den Gefahren einer Exposition gegenüber ionisierender Strahlung und zur Aufhebung der Richtlinien 89/618/Euratom, 90/641/Euratom, 96/29/Euratom, 97/43/Euratom und 2003/122/Euratom. Amtsblatt der Europäischen Union, L 13/1, International Commission on Radiological Protection (ICRP). Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities for External Radiation Exposures. ICRP Publication 116, Ann ICRP 40 (2-5), 2010 International Commission on Radiological Protection (ICRP). Statement on Tissue Reactions / Early and Late Effects of Radiation in Normal Tissues and Organs Threshold Doses for Tissue Reactions in a Radiation Protection Context. ICRP Publication 118. Ann. ICRP 41(1/2) IEC62387 E DIN IEC (VDE ): Strahlenschutz-Messgeräte - Passive integrierende Dosimetriesysteme zur Personen- und Umweltüberwachung auf Photonen- und Betastrahlung ISO15382 SSK 2004 SSK 2010 ISO/DIS 15382: Radiological protection - Procedures for monitoring the dose to the lens of the eye, the skin and the extremities. 2014(E) Strahlenschutzkommission (SSK). Berechnungsgrundlage für die Ermittlung von Körperdosen bei äußerer Strahlenexposition, verabschiedet in der 197. Sitzung der SSK am 16./17. Dezember Veröffentlichungen der Strahlenschutzkommission, Band 43, H Hoffmann GmbH Fachverlag, Berlin, 2006, ISBN Strahlenschutzkommission (SSK). Überwachung der Augenlinsendosis. Stellungnahme der Strahlenschutzkommission mit wissenschaftlicher Begründung, verabschiedet in der 240. Sitzung der SSK am 02. Februar BAnz Nr. 17 vom , S