Quelltext der Seite Strahlendosis

'''Strahlendosis''' heißen Größen, die die Auswirkung [[Ionisierende Strahlung|ionisierender Strahlung]] in [[Materie (Physik)|Materie]] beschreiben. '''Dosisenergie''' oder Energiedosis ist die von der Strahlung pro Masse an das Material abgegebene Energie, '''Dosisleistung''' die pro Masse abgegebene Leistung.

== Energie ==
Die entscheidende Größe für die Wirkung von [[Strahlung]] ist die geleistete [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] in [[Materie (Physik)|Materie]], also die in ein Volumen übertragene [[Energie]] (Einheit: J = Joule).

== Energiedosis ==
Die ''Energiedosis'' ist die über die gesamte Bestrahlungsdauer aufgenommene Energie bezogen auf die bestrahlte [[Masse (Physik)|Masse]].

Man unterscheidet physikalische Dosisgrößen für verschiedene Anwendungsbereiche:
*[[Energiedosis]] ''D'' (Einheit: J/kg = [[Gray]], früher auch [[Rad (Einheit)|Rad]]): Bewegungsenergie aller Sekundärteilchen,
*[[Kerma (Physik)|Kerma]] ''K'' (Einheit: J/kg = Gray): Bewegungsenergie der Sekundärteilchen der ersten Generation.

=== Ionendosis ===
Ein anderes physikalisches Maß für die Strahlendosis ist die ''Ionendosis'', die angibt, wie viel Ladung (eines Vorzeichens) in einem Körper durch die Bestrahlung freigesetzt wird:
*[[Ionendosis]] ''J'' ([[Maßeinheit|Einheit]]: C/kg, früher auch [[Röntgen (Einheit)|Röntgen]]).

=== Bewertete Dosisarbeit ===
Gleiche physikalische Energiedosen können in [[Biologie|biologischen]] Systemen, wie menschlichen [[Organ (Biologie)|Organ]]en unterschiedliche [[physiologie|physiologische]] Wirkungen haben. 
Deshalb gibt es zu biologischen Systemen die für verschiedene [[Ionisierende Strahlung#Arten ionisierender Strahlung|Strahlenarten]] radiologisch unterschiedlich bewertete Dosisarbeit:
*[[Äquivalentdosis]] ''H'',
*[[Organdosis]] ''H''<sub>T,R</sub>,
*[[Effektive Dosis]] ''D''<sub>eff</sub>.
Diese bewerteten Größen haben, ebenso wie die nicht bewerteten Energiedosen, die Einheit J/kg. Um sie jedoch als ''bewertete'' Dosen auszuzeichnen, werden sie im internationalen Maßsystem in der physikalischen Einheit [[Sievert (Einheit)|Sievert]] (Sv = J/kg, früher auch [[Rem (Einheit)|REM]]) angegeben.

== Leistung ==
Die [[physik]]alische Leistung einer [[Strahlung]] ist die pro Zeitspanne geleistete [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] in [[Materie (Physik)|Materie]] oder die durch einen Querschnitt pro Zeitspanne übertragene [[Energie]],

*[[Leistung (Physik)|Leistung]] (Einheit: J/s = Joule / Sekunde = Watt);

=== Dosisleistung ===
Für alle genannten Messgrößen wird auch eine ''Dosisleistung'' definiert: Das ist die aufgenommene Dosis pro Zeitspanne<ref>DIN 6814, Teil 3</ref>, also der momentane [[Differentialquotient]] der Dosisarbeit nach der Zeit oder ein Mittelwert der differentiellen Energie über eine längere Zeit. Diese Dosisleistung wird also bezogen auf die Masse und auf die Zeit angegeben:

*Dosisleistung (Einheit: J/(kg s) = [[Gray]] / Sekunde, nicht bewertet)
*Dosisleistung (Einheit: J/(kg s) = [[Sievert (Einheit)|Sievert]] / Sekunde, bewertet)

Synonym wird dafür häufig auch der Begriff „Dosisrate“ verwendet.<ref name=banz>{{BAnz|AT 03.05.2016 B4}}</ref>

=== Dosis- und Dosisleistungs-Effektivitätsfaktor ===
Für praktische Zwecke wird oft angenommen, dass stochastische Strahlenwirkungen einem proportionalen Dosiszusammenhang folgen (LNT-Hypothese, Linear No Threshold). Studien weisen jedoch im Bereich niedriger Dosen darauf hin, dass das auf der Grundlage der LNT-Hypothese ermittelte Strahlenrisiko überschätzt wird. Die [[Internationale Strahlenschutzkommission]] fasst diese Einflüsse in einem ''Dosis- und Dosisleistungs-Effektivitätsfaktor'' (DDREF) zusammen. In ihrer Empfehlung ICRP 103 bestätigt sie den schon früher eingeführten Wert mit DDREF = 2, durch welchen die für den Bereich niedriger Dosen und kleiner Dosisleistungen durch lineare [[Extrapolation]] ermittelten Risikokoeffizienten geteilt werden.<ref name=banz />

== Zur Geschichte der Begriffe ==
Nach der Entdeckung der [[Röntgenstrahlung]] ([[Wilhelm Conrad Röntgen|Röntgen]], 1895) und der Radioaktivität ([[Antoine Henri Becquerel|Becquerel]], 1896) beobachtete man Wirkungen der ionisierenden Strahlung beim Menschen. Versuche, sie zur Therapie zu nutzen, ergaben nach zunächst wechselnden Erfolgen erst dann reproduzierbare Resultate, als es gelang, ionisierende Strahlung in definierter Stärke zu verabreichen, vergleichbar einer bestimmten Dosis eines Medikaments. Die ''Strahlendosis'' entsprach diesem [[Pharmakologie|pharmakologischen]] Konzept. Gemessen wurde aus praktischen Gründen die Ionenladung, die ionisierende Strahlung in Materie, typischerweise in Luft, erzeugt. Diese Ionendosis, die pro Masse gebildete [[elektrische Ladung]], ist eine rein physikalisch messbare Größe. Da jeder Ionisierungsprozess mit einem bestimmten Energieaufwand verknüpft ist, ist die Ionendosis proportional einer Energiedosis. Diese durch die ionisierende Strahlung in einem Massenelement deponierten Energie führt zum größten Teil zu einer Erwärmung des Körpers. Die Temperaturerhöhung ist messbar und in neuerer Zeit wird versucht, die Einheit der Energiedosis direkt durch kalorimetrische Messungen (Erwärmung von Wasser) darzustellen. Allerdings ist die Temperaturerhöhung sehr gering: Eine einem Menschen innerhalb kurzer Zeit verabreichte Dosis von 50&nbsp;[[Gray]], bei der der Tod bereits innerhalb weniger Stunden eintritt, erzeugt in Wasser nur eine Temperaturerhöhung von etwa 0,01&nbsp;°C. Die besondere Wirkung der Strahlung wird durch die Ionisierung und die dadurch gebildeten [[Radikale (Chemie)|freien Radikale]] hervorgerufen.

== Verwendung in der medizinischen Strahlentherapie ==
Nach heutigen Empfehlungen wird in der medizinischen Strahlentherapie die [[Energiedosis]], also die pro Kilogramm bestrahlter Materie bzw. bestrahlten Gewebes absorbierte Energie, gemessen in Gy ([[Gray]]), 1 Gy = 1 J/kg, verwendet. Zur Berücksichtigung unterschiedlicher biologischer Wirksamkeit werden Bewertungsfaktoren ([[Relative biologische Wirksamkeit|RBW-Faktoren]]) angewendet.

Die Energiedosis ist eine geeignete Größe zur Abschätzung der direkten Wirkungen im Menschen (deterministische [[Strahlenschaden|Strahlenschäden]]). Für gegebene Strahlenart, -energie und Bestrahlungsdauer hängt die Energiedosis von der chemischen Zusammensetzung des Materials ab. Aus diesem Grunde wählt man als Bezugsmaterial z. B. eine gewebeähnliche elementare Zusammensetzung oder Wasser. Die für ein bestimmtes Bezugsmaterial ermittelte Energiedosis kann mit Hilfe von Korrekturfaktoren in die Energiedosis für ein anderes Material umgerechnet werden.

== Dosisermittlung bei radioaktiven Strahlern und Dosisleistung ==
Um eine Beziehung zwischen der [[Aktivität (Physik)|Aktivität]] einer (ideal punktförmigen, unabgeschirmten) radioaktiven Quelle und der von ihr in einem bestimmten Abstand erzeugten Dosis herzustellen, gibt es sogenannte [[Dosisleistungskonstante]]n. Die pro Zeitspanne aufgenommene Strahlendosis wird als '''Dosisleistung''' (Einheit: Sv/s oder Sv/h) bezeichnet.
 
Bei [[Inkorporation (Medizin)|inkorporierten]] Strahlern kann sich eine Dosisabschätzung schwierig gestalten.
Wichtig dafür ist ein Wissen über die Kinetik der Substanz im Körper, d.&nbsp;h. wie es sich im Körper verteilt (also wie die Dosis in Prozentanteilen über die verschiedenen Organe verteilt ist) und auf welche Weise und wie schnell ([[biologische Halbwertszeit]]) es ausgeschieden wird, sowie Angaben darüber, wie lange die Inkorporation zurückliegt.
Die augenblickliche im Körper verteilte Aktivität kann man z.&nbsp;B. über eine Urinprobenmessung abschätzen.

Die [[Dosisermittlung]] ist ein wichtiger Schritt in der Planung einer [[Strahlentherapie]] oder [[nuklearmedizin]]ischen Therapie.

== Verwendung im Strahlenschutz ==
Im [[Strahlenschutz]] hat man zur Berücksichtigung des für verschiedene Strahlenarten und verschiedene Gewebearten unterschiedlichen Strahlenrisikos radiologisch bewertete Dosisgrößen definiert:

*Zur Festlegung von Grenzwerten dient die Körperdosis in Form der ''[[Organdosis]]'' und der ''[[Effektive Dosis|Effektiven Dosis]]''. Mit der effektiven Dosis wird das Auftreten von stochastischen Strahlenschäden quantifiziert.
*Als Strahlenschutzmessgröße dient die [[Äquivalentdosis]] in Form der ''Umgebungsäquivalentdosis'' oder der ''Personendosis''.

Die gemeinsame Einheit aller radiologisch bewerteten Dosisgrößen ist [[Sievert (Einheit)|Sv (Sievert)]]. In vielen Fällen des praktischen Strahlenschutzes (bei [[Röntgenstrahlung|Röntgen]]-, [[Gammastrahlung|Gamma]]- und [[Betastrahlung|Beta]]-, also bei [[Elektromagnetische Strahlung|elektromagnetischer]] und [[Elektronenstrahlung]]) gilt: 1 Gy = 1 Sv. Bei [[Alphastrahlung|Alpha-]], [[Proton]]en- und [[Neutronenstrahlung]] gilt diese Gleichsetzung wegen deren höherer biologischer Wirksamkeit jedoch nicht. Dies wird durch [[Strahlungswichtungsfaktor]]en zwischen 5 und 20 (je nach Energie und Teilchenart) berücksichtigt.

Die Gefährlichkeit des Aufenthalts in der Nähe einer oder mehrerer Strahlungsquellen kann durch die Angabe der an einem Messpunkt herrschenden Dosisleistung charakterisiert werden.

== Siehe auch ==
* [[Strahlung]] / [[Dosimetrie]] / [[Strahlenschaden]]
* [[ODL-Messnetz]] des [[Bundesamt für Strahlenschutz|Bundesamtes für Strahlenschutz]] zur Überwachung der Ortsdosisleistungen in Deutschland
* [[Strahlenfrühwarnsystem]] in Österreich
* [[NADAM]] in der Schweiz

== Literatur ==
* W. Schlegel, J. Bille (Hrsg.): ''Medizinische Physik 2, Strahlenphysik.'' Springer Verlag, 2002, ISBN 3-540-65254-X.
* H. Krieger: ''Strahlenphysik, Dosimetrie und Strahlenschutz.'' 3. überarbeitete Auflage. Band 2, Teubner Verlag, 2001, ISBN 3-519-23078-X.

== Weblinks ==
* [http://www.fz-juelich.de/gs/DE/UeberUns/Organisation/S-G/Genehmigungen/Glossar/glossar_node.html Glossar Strahlenschutz] des [[Forschungszentrum Jülich|Forschungszentrums Jülich]] mit Erläuterungen und Definitionen zu radiologischen Dosisbegriffen.
* Umweltlexikon: [http://www.umweltlexikon-online.de/RUBradioaktivitaet/Strahlendosis.php Strahlendosis]
* [http://odlinfo.bfs.de/ Radioaktivitätsmessnetz des Bundesamts für Strahlenschutz]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Kernphysik]]
[[Kategorie:Strahlenschutz]]
[[Kategorie:Strahlenbiologie]]

[[nl:Geabsorbeerde radioactieve dosis]]