Aktuelle Veröffentlichungen über

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1 Biologische Experimente und Modellrechnungen zur relativen biologischen Wirksamkeit von Mammographie-Röntgenstrahlung Institut für Strahlenbiologie 1 und Institut für Strahlenschutz 2 E. Schmid 1, W. Friedland 2, D. Regulla 2 AKTUELLE THEMEN Aktuelle Veröffentlichungen über eine deutlich erhöhte relative biologische Wirksamkeit (RBW) der bei der Mammographie verwendeten weichen Röntgenstrahlung haben Diskussionen über Nutzen und mögliche Nachteile dieses medizinischen Diagnoseverfahrens entfacht. Als wissenschaftlichen Beitrag dazu wurden bei der umfangreiche Untersuchungen bezüglich der Wirkung von Röntgenstrahlung verschiedener Energien auf menschliche Lymphozyten, einen der biologischen Risikoendpunkte, angestellt. Die Ergebnisse zeigen für weiche Röntgenstrahlung (29 kv) eine bezogen auf konventionelle Röntgenstrahlung (220 kv) um den Faktor 1,2 bis 1,6 höhere biologische Wirksamkeit, der deutlich unterhalb des in die Diskussion gebrachten Faktors 4 liegt. Unterstützt werden unsere Ergebnisse von detaillierten Modellrechnungen, die auch eine plausible Erklärung für die leicht unterschiedliche relative biologische Wirksamkeit dieser Strahlungsqualitäten liefern. Die Diskussionen über mögliche Nachteile regelmäßiger Mammographie-Röntgenuntersuchungen beziehen sich im wesentlichen auf epidemiologische Erhebungen zu strahleninduzierten Mammakarzinomen. Einerseits geht man davon aus, Biological Experiments and Model Calculations on the Relative Biological Effectiveness of the X-rays used in Mammography Recent R publications describing a clearly raised relative biological effectiveness (RBE) of the lowenergy X-rays used in mammography have rekindled discussions on the use and possible disadvantages of this medical diagnostic procedure. As a scientific contribution to the debate, extensive investigations have been carried out in the into the effect of X-rays of different energy on human lymphocytes, one of the biological risk endpoints. The biological effectiveness of low energy X-rays (29kV) was found to be a factor of 1.2 to 1.6 higher than that of conventional X-rays (220 kv), considerably lower than the reported factor of 4 which led to the discussions. Our results are supported by detailed calculations using models, which also provide a plausible explanation for the slightly differing biological effectiveness of these different qualities of radiation. 43

2 dass ein qualitätsgesichertes Mamma- Screening die frühzeitige Diagnose einer Brustkrebserkrankung ermöglicht und somit den Erfolg einer Therapie erhöht. Andererseits können die bei den Mammographie-Untersuchungen verwendeten weichen Röntgenstrahlen möglicherweise selbst Gewebe schädigen. Eine realistische Abschätzung des von ionisierender Strahlung ausgehenden Risikos erfordert Extrapolationen in den Dosisbereich, in dem die vermuteten Gesundheitsschäden nicht mehr sichtbar werden. Hierfür werden epidemiologische Daten der japanischen Atombombenüberlebenden herangezogen, sowie Befunde zur Brustkrebsinduktion bei ehemaligen Tuberkulose-Patientinnen aus den USA und Kanada, die im Rahmen einer Pneumothorax-Therapie Vielfach- Röntgenaufnahmen erhalten hatten. Diese Personengruppen waren unterschiedlichen Strahlenqualitäten ausgesetzt. Während die Überlebenden von Hiroshima und Nagasaki im Wesentlichen einer der 60 Co- Gammastrahlung vergleichbaren energiereichen Strahlung ausgesetzt waren, wurden die Tuberkulose-Patientinnen mit Röntgenstrahlung von kv Erzeugungsspannung behandelt. Aus Gründen der Vereinfachung und Praktikabilität gibt die internationale Strahlenschutzkommission (ICRP) nicht nur für diese unterschiedlichen Strahlenqualitäten, sondern für alle locker ionisierenden Strahlungen (harte und weiche Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, energiereiche Elektronen und Betastrahlung) einen gemeinsamen Strahlenwichtungsfaktor von 1 an, dies schließt die weichen Mammographie- Röntgenstrahlen (Erzeugungsspannungen kv) ein. Auch wenn strahlenbiologische Experimente in vitro deutliche Unterschiede in der biologischen Wirkung von locker ionisierenden Strahlen gezeigt haben, bleibt diese Vereinfachung für den Strahlenschutz zweckmäßig, da sie die Messtechnik und die praktische Umsetzung der Grenzwerte sehr erleichtert. Risikoschätzungen stützen sich jedoch nicht auf den von der ICRP eingeführten Strahlenwichtungsfaktor, sondern auf die in strahlenbiologischen Studien ermittelte Relative Biologische Wirksamkeit (RBW) unterschiedlicher Strahlenarten. Die RBW ist definiert als das Verhältnis der Energiedosis einer bestimmten Referenzstrahlung zu der Dosis der jeweils untersuchten Strahlung, die in einem bestimmten biologischen System den quantitativ gleichen Effekt bewirkt. Die RBW kann von der Dosis abhängen, wenn z.b. die Dosis-Wirkungs-Beziehung der untersuchten Strahlung linear (d.h. die Wirkung wächst proportional zur Dosis an) und diejenige der Referenzstrahlung linear-quadratisch ist. Sie erreicht dann in dem für den Strahlenschutz wichtigen Bereich niedriger Dosen den höchsten Wert, die sogenannte maximale RBW (RBW M ). Dieser Maximalwert lässt sich aus den sogenannten -Koeffizienten (biologischer Effekt pro Zelle pro Gy), d.h. den Anfangssteigungen der Dosis-Wirkungs-Beziehungen ermitteln. RBW M wird als Quotient der -Koeffizienten von Test- und Referenzstrahlung ermittelt und dient als Maß für die Wirksamkeit der Teststrahlung im Bereich kleiner Dosen. Experimentellen Beobachtungen zufolge weisen die verschiedenen Arten locker ionisierender Strahlung für bestimmte zelluläre Strahleneffekte wie Zelltötung und Chromosomenaberrationen, aber auch für die onkogene Zelltransformation in vitro sowie für die Karzinogenese im Versuchstier deutlich unterschiedliche RBW-Werte auf. Speziell für die Risikobewertung der Mammographie ist es von großem praktischem Interesse, die RBW von weicher und harter Röntgen- bzw. Gammastrahlung miteinander zu vergleichen. Denn gegenwärtig wird ein strahlenbiologisches Experiment sehr kritisch beurteilt, das für die Transformation von menschlichen Hybridzellen durch 29-kV-Röntgenstrahlung im Vergleich zu weich gefilterter 200-kV-Röntgenstrahlung eine RBW von etwa 4 für Dosen 0,5 Gy ergeben hat. Aus diesem Befund wurde gefolgert, dass möglicherweise das Brustkrebsrisiko durch Röntgenstrahlung bei der Mammographie bisher stark unterschätzt wurde, und zur Stützung dieser These wurden noch weitere In-vitround In-vivo-Untersuchungen an anderen 44

3 biologischen Objekten herangezogen. Experimente aus drei Bereichen der strahlenbiologischen Forschung sollten das unerwartete Ergebnis stützen: Tierversuche, die Induktion von neoplastischer Transformation in Zelllinien verschiedener Säuger und In-vitro-Analysen von Chromosomenveränderungen in menschlichen Zellen. Da sich diese Untersuchungen ausführlich auf RBW-Werte bezogen, die aus chromosomalen Veränderungen in menschlichen Zellen experimentell ermittelt worden waren, erlaubte es uns der umfangreiche Datensatz, der in den letzten Jahren bei der über die Wirkung von Strahlung auf menschliche Lymphozyten erhoben wurde, die Richtigkeit dieser Analysen zu überprüfen. Dabei leiten wir die RBW vor allem aus der Häufigkeit dizentrischer Chromosomen ab, die als charakteristisch für die biologischen Effekte der Strahlung gilt (Abb. 1). Entsprechende Berechnungen der RBW in einem Modell (siehe unten) tragen zu einer weiteren Klärung der Befunde bei. Experimentelle Befunde Die für den Strahlenschutz maßgebliche biologische Wirkung ist die Entstehung von Krebs beim Menschen. Zu den Grundsätzen jeder Diskussion des Strahlenrisikos zählt es, die einzelnen Werte der Risiko-Faktoren möglichst aus epidemiologischen Erhebungen am Menschen abzuleiten, ersatzweise auch aus detaillierten Beobachtungen am Versuchstier. Nur so können die systemischen Einflüsse auf die Karzinogenese, z.b. die Immunabwehr und der Promotionsmechanismus, ausreichend berücksichtigt werden. Dabei gilt es, die Karzinogenese beim Menschen in allen Entwicklungsstufen vom sogenannten Induktionsschritt auf zellulärer Ebene über die Promotions- und Proliferationsschritte im Gewebe und Organ bis hin zur Manifestation als Tumor- Morbidität oder -Mortalität zu erfassen. Experimentelle Untersuchungen in vitro sind zwar nicht unmittelbar auf die Karzinogenese beim Menschen übertragbar, sie können aber relevante biologische Zusammenhänge aufzeigen. Chromosomenaberrationen in peripheren Lymphozyten sind gut erkennbare Merkmale eines zellulären Schadens nach Einwirkung ionisierender Strahlen und eignen sich daher als qualitativer und quantitativer Indikator für die RBW verschiedener Strahlenarten. Da unter definierten und reproduzierbaren Expositions- und Kulturbedingungen prinzipiell klare Korrelationen zwischen der applizierten Dosis und der beobachtbaren Häufigkeit von solchen Störungsformen bestehen, wird dieses Indikatorsystem in vitro seit Jahrzehnten benutzt, um z. B. die RBW- Werte von dicht ionisierenden Strahlungen (Neutronen, -Teilchen und schweren Ionen) zu bestimmen. Problematisch ist dabei aber, dass die als Referenz verwendeten locker ionisierenden Strahlen, wie Röntgen- oder Gammastrahlung, ebenfalls unterschiedlich wirksam sind und somit einen nicht unwichtigen Einfluss auf die RBW-Werte haben. In diesem Zusammenhang ist von Interesse, dass die Analyse strahlenindu- AKTUELLE THEMEN Abb. 1: Metaphase eines menschlichen Lymphozyten nach Bestrahlung. Die Pfeile kennzeichnen zwei dizentrische Chromosomen. 45

4 Dicentrische Chromosomen pro Zelle pro Gy 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 Monochromatische Röntgenstrahlung 1 10 Photonenenergie, kev Röntgenspektren 100 cm 2 kev 1 1,0 ø E (E) 0,8 0,6 0,4 0,2 0, kev 40 E Abb. 2: Häufigkeit dizentrischer Chromosomen pro Zelle pro Gy in menschlichen Lymphozyten als Funktion der Photonenenergie im Bereich 5,4 kev bis 96 kev, für Röntgenspektren und monochromatische Röntgenstrahlung. Abb. 3: Photonenfluenzspektrum einer 30-kV- Röntgenstrahlung (mit Molydän-Anode und Molydän-Filter) einer Strahlenqualität ähnlich der von Mammographie-Röntgenstrahlung. zierter Chromosomenaberrationen in peripheren Lymphozyten auch heute noch das empfindlichste Verfahren zur biologischen Bestimmung von Körperdosen ist. Daran haben selbst neuere spezielle Verfahren wie das chromosome painting, das auch die Erfassung symmetrischer Translokationen mittels Anfärbung kompletter Chromosomen und anschließender Fluoreszenzin-situ-Hybridisierung (FISH) erlaubt, wenig geändert. Denn im Unterschied zur FISH- Methode werden bei dem klassischen Verfahren alle 46 Chromosomen erfasst und damit Fehlerquellen aufgrund einer möglicherweise unterschiedlichen inter- und intrachromosomalen Strahlenempfindlichkeit vermieden. Die strahleninduzierte Häufigkeit von dizentrischen Chromosomen ist somit prinzipiell hervorragend geeignet, um als Indikatorsystem in vitro die RBW M von Photonen unterschiedlicher Energien zu bestimmen. Mit Hilfe unseres Datensatzes, der wegen einer möglichen individuellen Strahlenempfindlichkeit nur mit Armvenenblut eines gesunden unbestrahlten Blutspenders erhoben wurde, können wir fundierte Aussagen über die RBW-Unterschiede von Röntgenstrahlen mit unterschiedlichen Energien machen. Aus den Daten für 29 kv-, 60-kV- und 220-kV-Röntgenstrahlen ergibt sich, dass die biologische Wirkung (dizentrische Chromosomen pro Zelle pro Gy) mit abnehmender Energie ansteigt (Abb. 2). Dabei ist zu bemerken, dass die Strahlung aus gängigen Röntgenquellen nicht monochromatisch ist, sondern sich über einen gewissen Spektralbereich erstreckt. D.h., die hier verwendete Strahlung entspricht mittleren Photonenenergien von 17,4 kev bzw. 48 kev und 96 kev. Im Vergleich zu der als Referenz dienenden 220-kV-Röntgenstrahlung ergibt sich für die Mammographie-Röntgenstrahlung (29 kv) eine RBW M von 1,6. Die in unseren Experimenten mit normalen menschlichen Lymphozyten verwendeten Photonenspektren von 29-kVund 220-kV-Röntgenstrahlen entsprechen in etwa denen, die bei den Experimenten zur Transformation von menschlichen Hybridzellen benutzt wurden. Somit ergibt sich keine Bestätigung für den dort gefundenen hohen RBW-Wert von etwa 4. Unser deutlich niedrigerer RBW-Wert wird auch von strahlenphysikalischen Überlegungen unterstützt, wonach für Röntgenstrahlen in dem für die medizinische Diagnostik relevanten Energiebereich die Ionisationsdichte der entsprechenden Photonenenergien nur wenig variiert. Da, wie in Abb. 3 dargestellt, die Mammographie-Röntgenstrahlung (29 kv) ein brei- 46

5 tes Spektrum der Photonenfluenz besitzt, wollten wir überprüfen, welche Anteile des Spektrums für die RBW von 1,6 die Hauptverantwortung tragen. Dazu nutzten wir monochromatische Röntgenstrahlung aus dem Speicherring Bessy II, die uns die Berliner Elektronen-Speicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung zur Verfügung stellte. Im Radiometrielabor des Fachbereichs Photonenradiometrie, das die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) am Bessy II betreibt, hatten wir die Möglichkeit, Experimente mit 6,9 kev, 10 kev, 17,4 kev und 40 kev monochromatischer Röntgenstrahlung durchzuführen. Dabei bestrahlten wir nicht wie gewöhnlich Lymphozyten im Vollblut, sondern abgetrennte T-Lymphozyten, die als Monolayer auf einer Hostaphanfolie angeheftet waren. Diese spezielle Methode wurde von einem der Autoren (E.S.) für den Nachweis von Strahlung mit geringer Reichweite entwickelt. Wie in Abb. 4 zu sehen (elektronenmikroskopische Aufnahmen von Dr. U. Heinzmann, Institut für Pathologie), bestehen solche Lymphozyten (A) zum weitaus größten Teil aus Kernbereich (B). Das Zytoplasma kann nach Stimulation mit einem Mitogen an der Folie anheften, wobei die Zellen der Monolayer dabei etwas abflachen (C). Dieser Vorgang ist reversibel, d.h. die Lymphozyten haften nur etwa zwei Stunden lang an der Folie, lösen sich dann wieder und können normal weiter kultiviert werden. Während dieses zweistündigen Zeitfensters können somit Bestrahlungen durchgeführt werden. Mit monochromatischer Röntgenstrahlung von 17,4 kev führten wir die Bestrahlungen sowohl an Lymphozyten im Vollblut als auch in der Monolayer durch. Die Ergebnisse bestätigten unsere früheren mit Gamma-Strahlung erhaltenen Befunde, dass die Lymphozyten in beiden Verfahren die gleiche Strahlenempfindlichkeit aufweisen, d.h., es kommt zur gleichen Häufigkeit von Chromosomenaberrationen pro Dosiseinheit. Wie in Abb. 2 zu erkennen ist, steigt auch bei Verwendung monochromatischer Röntgenstrahlung die biologische Wirkung mit abnehmender Photonenenergie an. Dies zeigt, dass die Photonen A B C 1 µm AKTUELLE THEMEN Abb. 4: Elektronenmikroskopische Aufnahmen von menschlichen Lymphozyten: (A) unstimulierter, normaler peripherer Lymphozyt, (B) Schnitt durch einen unstimulierten, normalen Lymphozyten, (C) Schnitt durch einen monozellulären, auf einer PET-Folie von 2 µm Dicke angehefteten Lymphozyten nach Stimulation. Die Pfeile markieren die Lage der PET-Folie. 47

6 2 2 1,5 1,5 Häufigkeitsverhältnis 1 0,5 Häufigkeitsverhältnis 1 0,5 0 0,01 0, Abstand (µm) 0 0, Energie der Bahnenden (kev) Abb. 5a: Häufigkeitsverhältnis von Bahnendenpaaren bei Mammographie-Röntgenstrahlung zu konventioneller Röntgenstrahlung als Funktion ihres Abstandes für 0,25 kev (blau), 0,5 kev (grün), 1 kev (rot) und 2 kev (gelb). Abb. 5b: Häufigkeitsverhältnis von Bahnendenpaaren bei Mammographie-Röntgenstrahlung zu konventioneller Röntgenstrahlung als Funktion ihrer Energie für die Abstandsintervalle 0,25 0,5 µm (grün), 0,5 1 µm (rot) und 1 2 µm (blau). aus dem niedrigsten Energiebereich des 29-kV-Röntgenspektrums die größte biologische Wirksamkeit besitzen, andererseits erreichen gerade diese Photonen wegen ihrer geringen Reichweite im Fettgewebe der Brust das strahlenempfindliche Parenchymgewebe nur mit deutlich geschwächter Intensität. Modellrechnungen Neben strahlenbiologischen Experimenten führen wir auch Modellrechnungen durch, um die für die Schädigung biologischer Materie relevanten Prozesse besser zu verstehen. Dabei gehen wir insbesondere der Frage nach, warum sich weiche und konventionelle Röntgenstrahlen, obschon sie physikalisch sehr ähnliche Eigenschaften haben, dennoch in ihrer RBW unterscheiden. Die eingestrahlten primären Photonen erzeugen im Gewebe Sekundärelektronen, die insbesondere am Ende ihrer Bahn eine größere Energiemenge innerhalb eines kleinen Volumens deponieren. Wir machen in unserem Modell den Ansatz, dass die als Indikator dienenden dizentrischen Chromosomen vor allem dann erzeugt werden, wenn zwei dieser größeren Energiedepositionen in einem bestimmten Abstand voneinander das Genom auf zwei unterschiedlichen Chromosomen schädigen. Das von uns entwickelte Simulationsmodell PARTRAC berechnet die Lebensgeschichte einer sehr großen Anzahl primärer Photonen. Dabei kommen sogenannte Monte-Carlo -Verfahren zur Anwendung: Die Art, die Stärke, der Ort und der Effekt jeder einzelnen Wechselwirkung sowie ihrer Folgeprozesse werden in Abhängigkeit von im Computer erzeugten Zufallszahlen bestimmt. PARTRAC modelliert zum einen die Struktur der durch die Primär- und Sekundärstrahlen hervorgerufenen Spuren, zum anderen, welchen Effekt diese auf die biologische Zelle haben. Das Spurstrukturmodell von PARTRAC legt zunächst die Geometrie des Versuchsaufbaus und der Strahlenquelle sowie die Dichte und die elementare Zusammensetzung der Materialien Zellkern, Zellplasma und Trägerfolie experimentellen Gegebenheiten entsprechend fest. Sodann werden die physikalischen 48

7 Prozesse simuliert, die ein Photon aus der Strahlenquelle mit einer aus dem Röntgenspektrum gewürfelten Energie auslöst: es erzeugt durch Photoeffekt oder Compton- Effekt in den Materialien energiereiche Sekundärelektronen, die ihrerseits Ionisationen und Anregungen auslösen und weitere sekundäre Elektronen freisetzen. Zentrales Ergebnis dieser Rechnungen sind die Orte der Elektronen-Wechselwirkungen und die dabei deponierten Energiemengen. Diese Simulation erfolgt sowohl für Mammographie-Röntgenstrahlung mit 29 kvp und 50 µm Rh-Filterung als auch für weich gefilterte konventionelle Röntgenstrahlung mit 220 kvp (Filterung 0,5 mm Cu + 4 mm Al). In beiden Fällen werden die Spuren betrachtet, die durch 1 bzw. 5 Millionen parallel auf eine 2 mm dicke Schicht eingestrahlte Photonen hervorgerufen wurden. Für jedes Sekundärelektron, das bei einer Wechselwirkung einen vorgewählten Energiewert unterschreitet, werden der Index des Primärphotons und der jeweilige Ort abgespeichert, der als das Ende der Elektronenspur angesehen wird. Betrachtet man die Elektronenbahnenden für beide Strahlenqualitäten genauer, so ist zwar ihre Anzahl je Dosiseinheit bis zu einer Energiedeposition von etwa 4 kev (je Bahnende) nahezu gleich, jedoch ist ihre räumliche Verteilung unterschiedlich. Bei der Mammographiestrahlung finden wir häufiger zwei nur etwa 0,1 bis 2 µm voneinander entfernte Bahnendpunkte mit Energiedepositionen von je 1 kev als bei konventioneller Röntgenstrahlung (Abb. 5a). Ähnliche Verhältnisse herrschen auch für andere Werte der an den Bahnenden deponierten Energien. Abb. 5b zeigt das Häufigkeitsverhältnis von Bahnendenpaaren als Funktion ihrer Energie für drei Abstandsintervalle. Auf die geometrischen Verhältnisse im Zellkern übertragen, erscheint es plausibel, dass Paare von Bahnenden, die auf das gleiche Primärphoton zurückgehen, maßgeblich für die beobachtete RBW sein können. Ob die Relation solcher Paare für weiche bzw. konventionelle Röntgenstrahlung auch dem Verhältnis der Genomschädigungen auf unterschiedlichen Abb. 6: Modell von vier menschlichen Chromosomen mit ihrer Chromatinfaserstruktur. Chromosomen entspricht, untersuchen wir anschließend mit dem Strahlenwirkungsmodells von PARTRAC. Hier wird über die berechneten Spuren der ionisierenden Strahlung das Modell einer menschlichen Zelle gelegt, welches das Genom im Interphase-Zellkern in atomarer Auflösung nachbildet. Wesentliche Strukturelemente sind dabei die 46 zufällig im Zellkern verteilten Chromosomen, die aus einer zusammenhängenden schleifenbildenden Chromatinfaser bestehen. Wie in Abb. 6 für vier Chromosomen zu sehen ist, werden die Chromatinfasern auf einem kubischen Gitter mit 50-µm-Maschenweite definiert. Dann wird analysiert, welche Energiedepositionen der Elektronenspuren mit Atomen im Genom zusammentreffen. Dabei wird auch die Schädigung der DNS durch OH-Radikale, die durch Treffer in dem das Chromatin umgebenden Wasser erzeugt wurden, mit berücksichtigt. Die Auswertung dieser Daten ergibt schließlich, zu wieviel Einzel- und Doppelstrangbrüchen der DNS es auf den einzelnen Chromosomen gekommen ist und welche Energiemenge dabei deponiert wurde. Hinsichtlich der Entstehung dizentrischer Chromosomen nehmen wir an, dass deren strahleninduzierte Häufigkeit maßgeblich dadurch bestimmt wird, wie oft ein einzelnes primäres Photon Schäden auf zwei unterschiedlichen Chromosomen verursacht. Wesentliche Einflussfaktoren sind AKTUELLE THEMEN 49

8 Häufigkeitsverhältnis 2 1,5 1 0, ,2 0,4 0,6 Minimale Energiedeposition je Chromosom (kev) Abb. 7: Häufigkeitsverhältnis von Paaren von getroffenen Chromosomen bei Mammographie- Röntgenstrahlung zu konventioneller Röntgenstrahlung als Funktion der Energiedepositionsschwelle für alle Paare (blau) und Paare bis zum Abstand von 1 µm (rot). dabei der räumliche Abstand der Schäden auf den getroffenen Chromosomen sowie das Ausmaß der Schäden, das sich durch die Anzahl von Treffern, die auf dem Genom deponierte Energie oder die Anzahl von Strangbrüchen beschreiben lässt. Als beispielhaftes Ergebnis einer solchen Analyse ist in Abb. 7 die relative Häufigkeit aufgetragen, mit der Paare von Treffern vom gleichen Primärphoton auf unterschiedlichen Chromosomen auftreten. Dieses Verhältnis ist in Abhängigkeit von einem Schwellenwert der Energiedeposition aufgetragen. Zusätzlich zum Ergebnis, das wir bei Einbeziehung aller Paare (durchgezogene Linie) erhalten, sind die entsprechenden Werte bei Beschränkung auf die Paare dargestellt, deren Abstand nicht mehr als 1 µm beträgt. Für die Relation zwischen Mammographie- und konventioneller Röntgenstrahlung ergibt sich bei Berücksichtigung aller Trefferpaare mit größerer Energiedeposition auf beiden Chromosomen ein Wert von bis zu 1,2, der bei Beschränkung auf dicht beieinanderliegende Paare auf etwa 1,6 zunimmt. Diese Verhältnisse sind oberhalb einer Energiedeposition von etwa 0,3 kev weitgehend konstant. Ähnliche Relationen zwischen den Strahlenqualitäten ergeben sich, wenn anstelle der Energiedeposition die Anzahl von Treffern oder Strangbrüchen als Maß für die Häufigkeit von komplexen Chromosomenschäden gewählt werden. Sowohl die mit dem Spurstrukturmodell gefundenen Häufigkeitsverhältnisse der Bahnendenpaaren als auch die Ergebnisse dieses Strahlenwirkungsmodells stimmen also gut mit den experimentellen Befunden überein. Für Photonenstrahlung im betrachteten Energiebereich erscheint es plausibel, dass die gleichzeitige Erzeugung von gravierenden Schäden auf benachbarten Chromosomen zur Bildung von dizentrischen Chromosomen führt. Dies schließt nicht aus, dass bei anderen Strahlenqualitäten, wie etwa ultraweicher Röntgenstrahlung, andere Mechanismen dominieren. Schlussfolgerungen Unsere auf der Grundlage umfangreicher experimenteller Untersuchungen an normalen menschlichen Zellen sowie mit Hilfe von Modellrechnungen erzielten Befunde ergeben im Energiebereich von 29-kV- Röntgenstrahlung (Mammographie-Röntgenstrahlung) und 220-kV-Röntgenstrahlung einen RBW-Wert von kleiner als 2. Dieses Ergebnis entspricht auch den mikrodosimetrischen Überlegungen in der Literatur. Ausgewählte Veröffentlichungen Kellerer, A.M.: Electron spectra and the RBE of X-rays. Radiat. Res. 158, (2002). Schmid E., Regulla D., Kramer H.-M., Harder D.: The effect of 29 kv X-rays on the dose response of chromosome aberrations in human lymphocytes. Radiat. Res. 158, (2002). Schmid E.: Is there reliable experimental evidence for a low-dose RBE of about 4 for mammography X-rays relative to 200 kv X-rays? Radiat. Res. 158, (2002). 50