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Ionisierende Strahlung

Umweltradioaktivität - Medizin - Beruflicher Strahlenschutz - Nuklear-spezifische Gefahrenabwehr

Ionisierende Strahlung

Risikoabschätzung und -bewertung

Krebserkrankungen und genetische Schäden, die von ionisierender Strahlung ausgelöst wurden, lassen sich vom Krankheitsbild her nicht von sogenannten "spontan entstandenen Erkrankungen" unterscheiden. Eine mögliche Verursachung durch Strahlung kann daher nur festgestellt werden, wenn die Erkrankungen bei bestrahlten Personengruppen statistisch signifikant und über verschiedene Personengruppen hinweg konsistent häufiger auftreten als bei unbestrahlten Kontrollgruppen.

Epidemiologische Studien

Zur Bestimmung des strahlenbedingten Krebsrisikos wurden wichtige epidemiologische Studien bei folgenden Personengruppen durchgeführt:

Abschätzung des Risikos für genetische Schäden

Für genetische Strahlenschäden gibt es keine gesicherten, am Menschen gewonnenen Erkenntnisse. In Hiroshima und Nagasaki konnte bisher bei Nachkommen der bestrahlten Atombomben-Überlebenden keine erhöhte Rate von vererbbaren Erkrankungen im Vergleich zur übrigen japanischen Bevölkerung festgestellt werden. Aus experimentellen Untersuchungen an Tieren ist aber bekannt, dass Strahlung genetische Veränderungen, sogenannte "Mutationen", in Keimzellen auslösen kann. Daher stammen die Abschätzungen des genetischen Strahlenrisikos für den Menschen aus diesen experimentellen Untersuchungen.

Abschätzung des Leukämie- und Krebsrisikos

Die Abschätzungen des strahlenbedingten Leukämie- und Krebsrisikos beruhen vorwiegend auf den Auswertungen der Daten der japanischen Atombomben-Überlebenden. Diese Gruppe war mit einer hohen Dosisrate exponiert (die gesamte Dosis im Bruchteil einer Sekunde), die Dosis war aber nur bei einem kleinen Prozentsatz der Betroffenen hoch.

Von den 105.000 Personen, die in der Analyse von 2007 berücksichtigt wurden, erhielten 35.000 Personen Dosen zwischen fünf und 200 Milligray. Dies sind 75 Prozent aller Personen, die eine Dosis von mehr als fünf Milligray erhielten. Weniger als drei Prozent der Atombombenüberlebenden haben eine Dosis von mehr als einem Gray erhalten. Daraus geht hervor, dass die Atombombenüberlebenden keine Gruppe hochexponierter Personen sind. Gleichwohl ist wichtig festzustellen, dass sie – anders als in den heute relevanten Expositionsszenarien – ihre Dosis in einer sehr kurzen Zeit (dem Bruchteil einer Sekunde) erhielten und damit mit einer hohen Dosisrate exponiert waren.

Bei den Atombombenüberlebenden gibt es zwei Arten von Untersuchungen. Während sich die erste auf die Todesursachen fokussiert (sogenanntes "Mortalitäts-Follow-up"), untersucht die zweite die Tumor-Neuerkrankungen ("Inzidenz-Follow-up"). Für die heutigen Fragestellungen sind die Aussagen des "Inzidenz-Follow-up" bedeutsamer. In der Gruppe der 105.000 Überlebenden in Hiroshima und Nagasaki wurden bis Ende 1998 rund 850 zusätzliche, durch Strahlung verursachte Erkrankungen an "soliden" Tumoren beobachtet. Hinzu kommen etwa 85 Leukämietodesfälle, die nur für die ca. 85.000 Personen bestimmbar waren, die Teil des Mortalitäts-Follow-up sind. Da heute noch etwa 50 Prozent der damals bestrahlten Personen leben, müssen zur Bestimmung des Strahlenrisikos für die Lebenszeit die vorliegenden Daten über die Beobachtungszeit auf das Lebenszeitrisiko hochgerechnet (extrapoliert) werden.

Für die relativ niedrigen Strahlenbelastungen, wie sie heute in der Umwelt und am Arbeitsplatz festgestellt werden, ist eine weitere Extrapolation von den Befunden bei den japanischen Atombombenüberlebenden notwendig. Soll die Wirkung kleiner Dosen und niedriger Dosisraten abgeschätzt werden, so müssen die epidemiologischen Befunde, die hauptsächlich für hohe Dosisraten vorliegen, auf die Expositionssituationen bei niedrigen Dosen und chronischer Exposition umgerechnet werden. Weiterhin spielt die Rate sogenannter "spontaner" Krebs- und Leukämieerkrankungen in der jeweils betrachteten Bevölkerung eine wichtige Rolle, um das zusätzliche, durch Strahlung verursachte Risiko abschätzen zu können.

Die Extrapolationen auf das Lebenszeitrisiko müssen den abschätzungsrelevanten niedrigen Dosisbereich und die spontane Krebsrate in einer Bevölkerung berücksichtigen. Sie sind deshalb mit Abschätzunsicherheiten verbunden. Ihnen liegen bestimmte Modellannahmen zugrunde, unter anderem zur Krebsentstehung und zur Dosis-Wirkungs-Beziehung. Außerdem beinhalten sie Bewertungen durch Expertengremien. Es ist erforderlich, diese Annahmen regelmäßig zu überprüfen und die Risikoabschätzungen dem jeweils neuesten Erkenntnisstand anzupassen.

Bewertung der wissenschaftlichen Evidenz von Strahlenwirkungen

UNSCEAR schätzt auf Grundlage der bisher ausgewerteten Daten der Atombombenüberlebenden von Hiroshima und Nagasaki den Lebenszeit-Risikokoeffizienten für strahlenbedingte tödliche Leukämien und Krebs auf rund sieben Prozent pro Sievert bei einer Bevölkerung aller Altersklassen. Das heißt, wenn 1.000 Personen mit je 100 Millisievert bestrahlt werden, dann ist damit zu rechnen, dass sieben Personen zusätzlich an Krebs oder Leukämie sterben (Quelle: UNSCEAR 2006). Nach derzeitigen statistischen Befunden sterben ohne Strahleneinwirkung von 10.000 Personen etwa 2.500 an Krebs oder Leukämie. Die ICRP schätzt das strahlenbedingte Krebsrisiko nach Strahlenexposition bei niedriger Dosisleistung (wie sie im normalen Alltag und Berufsleben auftritt) auf 5,5 Prozent pro Sievert für die Gesamtbevölkerung und auf 4,1 Prozent pro Sievert für Erwachsene (Quelle: ICRP 103, 2007).

Unter der prinzipiellen Annahme, dass niedrige Dosen und chronische Belastungen weniger wirksam sind als hohe Dosen und akute Belastungen (bei gleicher Gesamtdosis), wurden die Risikokoeffizienten für den Strahlenschutz im Bereich niedriger Dosen entsprechend den Empfehlungen der ICRP für Dosisgrenzwerte durch den Faktor zwei geteilt. Damit soll insbesondere die Reparatur- und Erholungskapazität von bestrahlten Zellen bei niedrigen Werten der Dosis und der Dosisleistung berücksichtigt werden. Die Reduktion ergibt sich nicht unmittelbar aus den Beobachtungsdaten für Krebserkrankungen bei Menschen und beruht auf Modellannahmen, aufbauend auf laborexperimentellen Erkenntnissen. Das BfS sieht die wissenschaftliche Begründung für diese Reduktion der Risikokoeffizienten für niedrige Dosen und chronische Expositionen als nicht ausreichend an.

Risikobewertung

Die Risikobewertung stellt insgesamt den Versuch dar, eine nach Auffassung internationaler und nationaler Gremien realistische Risikoabschätzung zu gewährleisten. Sicherheitsüberlegungen sind auf dieser Stufe der Risikobewertung nicht enthalten.

Eine Abschätzung des Risikos, nach Strahlenbelastung an anderen Krankheiten zu erkranken als Krebs und Leukämie, ist zurzeit nicht zuverlässig möglich. Auswertungen bei den Überlebenden der Atombombenabwürfe in Japan, bei exponierten Bevölkerungsgruppen in der ehemaligen Sowjetunion und bei Strahlentherapie-Patienten weisen allerdings darauf hin, dass auch Herz-Kreislauf-Erkrankungen strahlenbedingt häufiger auftreten können. Die Annahme, dass Katarakte (Linsentrübungen des Auges) zu den deterministischen Strahlenschäden zählen, wird zurzeit in Frage gestellt. Auch hier gibt es neue Erkenntnisse, die darauf hinweisen, dass Katarakte bereits bei zehnfach niedrigerer Dosis auftreten als bis vor kurzem noch angenommen (0,5 Gray gegenüber fünf Gray). Es wird diskutiert, dass für diese Erkrankungen möglicherweise keine Schwellendosis existiert, sie also wie bösartige Neubildungen als stochastische Strahlenschäden anzusehen sind.

In der wissenschaftlichen Literatur finden sich Berichte über Strahlenwirkungen bei Personengruppen, die niedrigen Strahlendosen ausgesetzt waren. Es wird zum Beispiel von Beobachtungen über erhöhtes Auftreten von Leukämien, Krebs, Erbkrankheiten oder Schäden beim ungeborenen Leben ("teratogene Schäden") berichtet. Einige Studien beziehen sich auf Personen, die in der Umgebung von kerntechnischen Anlagen leben, die aus medizinischen Gründen bestrahlt wurden oder die in Gebieten der Erde mit relativ hoher natürlicher Strahlung wohnen. Der überwiegende Teil dieser Studien sind sogenannte "ökologische Studien", die zunächst nur einen statistischen Zusammenhang aufzeigen und denen die kausale Beweiskraft fehlt. Viele dieser Studien haben zusätzlich methodische Schwächen, wie kleine Stichprobengröße, Mangel an geeigneten Kontrollen, Einfluss weiterer Risikofaktoren außer Strahlung, unzureichende Dosimetrie und unberücksichtigte soziale Faktoren. Darüber hinaus besteht die Tendenz, Studienergebnisse eher zu berichten und zu publizieren, wenn sie eine Risikoerhöhung zeigen.

Stand: 25.07.2016

© Bundesamt für Strahlenschutz