Die biologische Strahlenwirkung

Atome mit zerfallenden Kernen nennt man Isotope. Beim Zerfall der instabilen Atomkerne entsteht Radioaktivität in Form von energiereichen Teilchen (α-Strahlung und β-Strahlung) oder elektromagnetischer

Strahlung (γ-Strahlung). Während α- und β-Strahlen meist nur eine sehr kurze Eindringtiefe im Millimeter- bis Zentimeterbereich haben, ist die Reichweite von γ-Strahlen nahezu unbegrenzt. Die Energie der drei Strahlenarten hängt maßgeblich vom zerfallenden Isotop ab.

Spätestens seit Tschernobyl im Jahre 1986 und Fukushima im Jahre 2011 ist der breiten Öffentlichkeit bewusst, dass alle drei Strahlenarten im menschlichen Körper zur Gewebsschädigung führen können. Dabei bewirken Strahlen zuerst die Ionisierung von biologischen Molekülen und nachfolgend deren chemische Änderung. In Abhängigkeit von der Strahlendosis werden zwei Reaktionsarten des menschlichen Körpers unterschieden: Zum einen die akute Strahlenkrankheit bei kurzzeitig sehr hoher Strahlenbelastung mit Dosen von mehr als 1000 mSv *, zum anderen die spätere Kanzerogenese nach Jahren als Folge einer niedrigeren Strahlenexposition, nachdem es zur genetischen Mutation und damit zur Veränderung des Erbguts gekommen ist (* mSv = Milli-Sievert).

Zwei Arten des Kontakts mit energiereicher Strahlung müssen unterschieden werden:

Zum einen die direkte Bestrahlung des menschlichen Körpers oder von Teilen durch eine externe Strahlenquelle. Hierzu zählen die natürliche Umgebungsstrahlung terrestrischen und kosmischen Ursprungs (ca. 1 bis 3 mSv pro Jahr) sowie zunehmend die Strahlenexposition in der medizinischen Diagnostik und Therapie (in westlichen Ländern bis zu 5 mSv Organdosis).

Zum anderen die Inkorporation von radioaktiven Stoffen in den Organen des menschlichen Körpers, z.B. über die Nahrungskette oder in der nuklearmedizinischen Diagnostik und Therapie (nachfolgend nicht aufgeführt). Wie lange die inkorporierten Isotope dort strahlen, hängt zum einen von ihrer Zerfallszeit (physikalische Halbwertszeit), zum anderen ihrer biochemischen Verstoffwechselung (biologische Halbwertszeit) ab. Eine Orientierung ergibt die folgende Tabelle: