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Von J. Kloska
Seit der Entdeckung der Röntgenstrahlung vor über 100 Jahren hat sich die Röntgentechnik enorm weiterentwickelt. Bis auf die physikalischen Grundlagen der Hochspannungserzeugung (Transformator und Gleichrichter) und der Röntgenröhre (Vakuumgefäß mit Elektronenquelle, Beschleunigungsstrecke zwischen Kathode und Anode sowie Erzeugung der Röntgenstrahlung im Brennfleck) haben moderne Röntgengeräte wenig mit den ersten Apparaturen gemeinsam, die früher zu diagnostischen Zwecken in der Medizin eingesetzt wurden. Die röntgendiagnostische Untersuchungstechnik wurde immer effektiver und heutzutage kommen in verstärktem Maße dosissparende Verfahren zum Einsatz.
Wie aber ist es angesichts dieser positiven Entwicklung zu erklären, dass die durch die Röntgendiagnostik verursachte Strahlenexposition der Bevölkerung sogar steigt?
Die frühen „Röntgenpioniere“ wussten zunächst noch nichts über die negativen biologischen Wirkungen der von ihnen entdeckten, so genannten X-Strahlen. Doch bereits ein Jahr nach Entdeckung der Röntgenstrahlung wurde erstmals über erythemähnliche Hautveränderungen an Händen und Unterarmen von Personen berichtet, die sich offensichtlich besonders an diesen Körperteilen stark exponiert hatten. Wenn man so will, beginnt hier auch die Geschichte des Strahlenschutzes. Bis zu den ersten Rechtsverordnungen, die sich mit der Thematik des Strahlenschutzes beschäftigten, und bis hin zur modernen Strahlenschutzgesetzgebung vergingen aber noch viele Jahre bis Jahrzehnte. So entstand in Deutschland erst im Jahr 1973 eine erste Röntgenverordnung (RöV) als einheitliche und umfassende Rechtsgrundlage zum Schutz vor Schäden durch Röntgenstrahlung im medizinischen Bereich.
Mittlerweile sind die schädigenden Wirkungen der ionisierenden Strahlung weitgehend bekannt. Man unterscheidet zwischen deterministischen und stochastischen Strahlenwirkungen. Zu den deterministischen Effekten, die immer nur oberhalb einer Schwellendosis auftreten, zählen unter anderem Hautschäden (Erythem) und Augenlinsentrübung (Katarakt). Bei hoher Dosis können diese sogar akut auftreten. Die Werte für die Schwellendosis bei Strahlenschäden dieser Art liegen etwa in einem Dosisbereich zwischen 500 bis 1000 mSv (Milli-Sievert). Wegen dieser hohen Schwellendosiswerte treten deterministische Strahlenschäden mit den heutigen Untersuchungstechniken in der Röntgendiagnostik und bei Interventionen in der Regel nicht mehr auf. Dagegen müssen die Risiken durch stochastische, also durch „zufallsbedingt“ auftretende und nicht an eine Schwellendosis gebundene biologische Effekte auch in der modernen digitalen Röntgendiagnostik weiterhin sehr ernsthaft verfolgt und möglichst reduziert werden. Bei ihnen geht man nämlich davon aus, dass auch kleinere Dosiswerte, selbst in einstelligen mSv-Bereichen, zu mutagenen oder cancerogenen Veränderungen führen können. Trotz im Körper vorhandener und bei Zellschädigungen wirksam werdender Reparaturmechanismen, können negativ sich auswirkende Veränderungen an Zellen durch ionisierende Strahlung hervorgerufen und – im Extremfall – klinisch manifest werden. Sich häufig teilende Zellen sind in dieser Hinsicht besonders strahlensensibel. Insofern steht der Strahlenschutz bei Röntgenuntersuchungen an Säuglingen und Kindern besonders im Blickpunkt. Es ist bekannt, dass schnell wachsendes kindliches Gewebe sehr viel empfindlicher auf die Wirkungen ionisierender Strahlung reagiert, als das Gewebe Erwachsener. So ist das Risiko beispielsweise für ein einjähriges Kind 10 bis 15mal größer, ein Malignom zu entwickeln, als für einen 50-jährigen Patienten, der mit derselben effektiven Dosis exponiert worden ist.
Die einzelnen Fassungen der RöV und die Entwicklungen von Normen und Richtlinien folgen den technischen Möglichkeiten („Stand der Technik“) und neueren strahlenbiologischen Erkenntnissen. Das hat zur Folge, dass heutzutage eine Röntgenuntersuchung strahlensparender geworden ist. Mit modernen digitalen Bilderzeugungs- und -verarbeitungstechniken lassen sich die Expositionen für die einzelnen Röntgenuntersuchungen im Mittel bis mindestens auf die Hälfte der früher „analog“ applizierten Dosiswerte reduzieren. Trotzdem belegen Studien des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS), dass die durchschnittliche jährliche medizinische Strahlenbelastung der Bevölkerung der BRD, die so genannte kollektive effektive Dosis, sogar leicht angestiegen ist. Wie ist dieses Phänomen zu erklären?
In den letzten Jahren hat sich der Beitrag der Computertomographien zu der gesamten radiologischen Diagnostik nahezu verdoppelt. Computertomographen (CT) werden wegen ihrer Möglichkeit, im Vergleich zur konventionellen Röntgendiagnostik deutlich höhere Informationsdichten für die Befundung zur Verfügung zu stellen, heutzutage in sehr vielen Krankenhäusern und in fast allen Radiologischen Praxen betrieben. CT-Untersuchungen sind relativ schnell verfügbar und im Vergleich zu „strahlungslosen“ Verfahren wie der MRT verhältnismäßig kostengünstig. Ein moderner Multi-Slice-Spiral-CT liefert im „Sekundentakt“ Bilder und Informationen aus dem menschlichen Körper und bietet eine Vielzahl an Untersuchungs- und Bildnachverarbeitungsoptionen. So wird bei schwerstverletzten Unfallopfern meist ein so genannter Traumascan durchgeführt, der innerhalb von 16 Sekunden mehrere hundert Bilder von der Halswirbelsäule bis zum unteren Beckenrand produziert. Für den untersuchten Patienten kann sich für eine solche Untersuchung eine effektive Dosis von bis zu 25 mSv ergeben. Dieser Wert ist im Vergleich zur mittleren natürlichen jährlichen Strahlenbelastung in Deutschland um den Faktor 10 höher.
Im Extremfall kann ein Patient eine Dosis in dieser Größenordnung durch eine einzige Röntgenuntersuchung erhalten. Natürlich überwiegt in diesem Beispiel eines Schwerstverletzten eindeutig der Nutzen dieser CT-Untersuchung gegenüber dem Risiko infolge der für röntgendiagnostische Verhältnisse sehr hohen effektiven Dosis von 25 mSv. Die RöV schreibt vor, dass eine Nutzen-Risiko-Abwägung vor jeder Röntgenuntersuchung zu erfolgen hat. Dieser als rechtfertigende Indikation, bezeichnete Vorgang darf nur von einem Arzt ausgeführt werden, der eine besondere Qualifikation dafür aufweisen kann. Diese wird als Fachkunde im Strahlenschutz bezeichnet.
Die nachfolgende Übersicht des BfS verdeutlicht, dass die CT bei einem Gesamtuntersuchungsanteil von „nur“ 7 % an der gesamten Röntgendiagnostik einen Beitrag zur kollektiven effektiven Dosis von 60 % liefert. Die CT ist in der Medizin als schnelle diagnostische Methode mit sehr hoher Aussagekraft nicht mehr wegzudenken, die relative hohe Strahlenexposition für die Patienten zunächst allerdings auch nicht. CT-Hersteller, Medizinphysiker und Strahlenschützer arbeiten aber intensiv und auch schon mit gewissen Erfolgen daran, diese sicherlich ungünstige Situation mit einem deutlichen Trend zu kleineren Dosiswerten zu verbessern.
Einen sehr wichtigen Anteil bei der Entwicklung eines wirkungsvollen Strahlenschutzes in der Röntgendiagnostik kann seitens des fachkompetenten Bedienpersonals (Medizinisch-Technische-Radiologieassistenten, MTRA) geleistet werden, indem die Untersuchungsparameter jeweils optimal an die einzelnen radiologischen Fragestellungen für jeden Patienten angepasst werden können. Außerdem sollten fachkompetente und auch im Strahlenschutz erfahrene Ärzte besonders die Strahlenanwendung kritisch hinterfragen, die mit einer relativ hohen Dosis verbunden sind, und diese wirklich nur anordnen, wenn sie eine relevante Information zur Gesamtbefundung liefern können.
Die Krankenhauslandschaft hat sich in den letzten Jahren sehr stark verändert. Auch hier herrscht ein Kostendruck, der zu starkem Personalabbau gerade auch in der Radiologie geführt hat. In vielen Kliniken sind MTRA-Stellen unbesetzt, sodass häufig auch Untersuchungen durch Medizinische Fachangestellte vorgenommen werden, die in einem nur 90-stündigen Strahlenschutzkurs lediglich Grundkenntnisse der Röntgendiagnostik erworben haben. Das ist in Deutschland legale und gängige Praxis. In anderen europäischen Ländern darf dagegen eine Röntgen- oder CT-Untersuchung ausschließlich nur durch langjährig ausgebildetes Fachpersonal (Radiologietechnologen, MTRA) technisch durchgeführt werden. Gerade auf dem Gebiet der modernen digitalen Gerätetechnik ist umfangreiches Fachwissen notwendig, um alle Möglichkeiten zur Dosisreduzierung und/oder Verbesserung der Bildqualität auszunutzen, die heutzutage vom Hersteller zur Verfügung gestellt werden können.
So sind moderne Computertomographen heute in der Lage, die Dosis in Echtzeit an die Anatomie des Patienten anzupassen (CT-Dosisautomatik). Besonders wichtig ist die Nutzung einer CT-Dosisautomatik bei der Untersuchung von Kindern. Hier gibt es spezielle Programme, die mit einer sehr niedrigen Dosis auskommen (Niedrigdosis-CT). Spezielle CT-Geräte sind sogar schon in der Lage, strahlensensible Organe, wie Brustdrüse oder Augenlinse, zu „erkennen“ und die Dosis in diesen Bereichen zu verringern. Die Hersteller versprechen eine Dosisreduktion von 30 bis 40 % bei gleichbleibender Bildqualität – was durchaus realistisch ist.
Die heute auf dem Markt befindlichen modernen Röntgendiagnostikgeräte bieten eine Vielzahl an Möglichkeiten, die Patientendosis möglichst gering zu halten, ohne dass ein entscheidender Verlust an Bildqualität damit verbunden ist. Alle Hersteller entwickeln neue Verfahren, um die Strahlendosis ohne merkliche Einbuße an Bildqualität weiter zu senken. Aber die Bedienung dieser neuen Generation von Röntgendiagnostikgeräten ist aufwändiger und komplizierter geworden. So können die technischen Möglichkeiten nur dann sinnvoll genutzt werden, wenn kompetentes Fachpersonal diese Geräte bedient und dort das jeweils günstige Verhältnis von Bildqualität und Dosis abruft.
Abbildungen mit freundlicher Genehmigung durch die Siemens AG – www.medical.siemens.com
Die Autorin:
Jenny Kloska ist MTRA (med.-tech. Radiologieassistentin) und Fachlehrerin an MTA-Schulen. Sie führt hauptsächlich Veranstaltungen für medizinisches Assistenzpersonal durch und und leitet maßgeschneiderte Schulungen in Arztpraxen und Kliniken im Bereich Qualitätssicherung und Strahlenschutz. Daneben ist Jenny Kloska Landesvorsitzende NRW des Deutschen Verbands Technischer Assistentinnen/Assistenten in der Medizin e.V. (dvta).
10.10.2011 © TM 2.0 Technische Mitteilungen – Technical Reports
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