Full-body scanners

Radiation protection aspects regarding full-body scanners

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Zur Sicherheitskontrolle vornehmlich an Flughäfen ist der Einsatz von neuartigen Ganzkörperscannern geplant. An manchen Flughäfen sind derartige Geräte in der Erprobung oder bereits im Routineeinsatz. Die damit erzeugten Bilder stellen mehr oder weniger detailgetreu die Körperoberfläche dar und können damit unter der Kleidung getragene Gegenstände sichtbar machen. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) hat verfügbare Daten bewertet.

Kurzbewertung

Zur Sicherheitskontrolle an Flughäfen ist der Einsatz von Ganzkörperscannern in der Diskussion. Bei diesen Scannern sind grundsätzlich drei Verfahrenstechnologien möglich:

Der Einsatz von Rückstreuscannern mit Röntgenstrahlen
Der Einsatz von passiven Terahertz- oder Millimeterwellenscannern
Der Einsatz von aktiven Rückstreuscannern mit Terahertz- oder Millimeterstrahlung.

Röntgenstrahlen sind ionisierende Strahlen, die direkt Zellen des menschlichen Körpers schädigen können. Es gibt daher keine sichere Schwelle, unterhalb derer kein gesundheitliches Risiko mehr bestehen würde. Der Einsatz von Röntgenstrahlen im Bereich der Sicherheitstechnik wird vom Bundesamt für Strahlenschutz aus Gründen des Strahlenschutzes abgelehnt. Ihr Einsatz ist nicht gerechtfertigt, da alternative Verfahren ohne ionisierende Strahlen zur Verfügung stehen.

Terahertzstrahlung ist der Bereich zwischen der Wärmestrahlung (Infrarot-Region) und der Mikrowellenstrahlung. Der Körper selbst sendet Terahertzstrahlung aus. Diese kann von passiven Scannern erkannt werden. Zusätzlich zur körpereigenen Abstrahlung wird bei aktiven Systemen noch künstliche Bestrahlung eingesetzt. Da bei der passiven Methode keine zusätzliche Strahlenbelastung auftritt, kann eine Gesundheitsgefährdung ausgeschlossen werden. Das BfS empfiehlt daher, passiven Systemen gegenüber aktiven Terahertzsystemen den Vorzug zu geben.

Technologien

Die derzeit in den Geräten eingesetzten oder geplanten Techniken sind dem BfS nur zum Teil bekannt.

Grundsätzlich möglich ist der Einsatz folgender Verfahren:

Rückstreuverfahren mit Röntgenstrahlung,
Passives Scannen der vom Körper ausgesandten Strahlung, zum Beispiel Millimeter- oder Terahertzstrahlung,
Rückstreuverfahren, zum Beispiel mit Millimeter- oder Terahertzstrahlung.

Der Begriff Terahertzstrahlung bezeichnet elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich um 1 Terahertz (1 THz = 1.000 Gigahertz = 10¹² Hertz). Die obere und untere Frequenzgrenze ist nicht eindeutig festgelegt. Mindestens rechnet man die Frequenzen von 0,3 bis 3 THz zur Terahertzstrahlung, zum Teil wird der Bereich aber auch nach unten (bis 0,1 THz oder noch weiter) und nach oben bis in den angrenzenden Infrarotbereich (zum Beispiel bis 150 THz) ausgedehnt. Für den Bereich zwischen 30 und 300 GHz (= 0,03 bis 0,3 THz) verwendet man die Bezeichnung „Millimeterwellen“. Nach unten schließen sich die „Zentimeterwellen“ an. Millimeter- und Zentimeterwellen werden auch als „Mikrowellen“ bezeichnet. Terahertzstrahlung mit Frequenzen zwischen 0,3 bis drei THz wird auch als „Submillimeterwellen“ oder mit der Abkürzung FIR - für englisch „Far-Infrared“ - bezeichnet.

Bei den Rückstreuverfahren ist nach Auffassung des BfS die Verwendung von Röntgenstrahlung aus Gründen des Strahlenschutzes nicht gerechtfertigt. Ihr Einsatz wird abgelehnt.

Passive Scanner oder Kameras erkennen lediglich die natürliche Millimeter- oder Terahertzstrahlung, die der menschliche Körper abstrahlt. Ihr Einsatz ist aus Sicht des Strahlenschutzes unbedenklich.

Systeme, die das Rückstreuverfahren nutzen, verwenden neben der natürlichen Strahlung des Körpers eine zusätzliche künstliche Bestrahlung zum Beispiel durch Millimeter- oder Terahertzstrahlung zur Erhöhung des Bildkontrastes. Die Geräte arbeiten meist ähnlich wie ein Computertomograph, das heißt, die Strahlung und der Detektor tasten den Körper Punkt für Punkt ab. Bekannt ist, dass der Frequenzbereich von zehn GHz aufwärts grundsätzlich geeignet ist. Höhere Frequenzen ermöglichen eine höhere Auflösung der erstellten Bilder.

Expositionen

Das BfS hat zur Abschätzung der zu erwartenden Expositionen der kontrollierten Personen Immissionsmessungen an zwei aktiven Ganzkörperscannern durchgeführt, die mit dem Rückstreuverfahren arbeiten. Beide Systeme verwenden Frequenzen unmittelbar unterhalb des Frequenzbereichs, der üblicherweise als „Millimeterwellen“ bezeichnet wird.

Den Messungen zufolge halten beide Anlagen die international für die allgemeine Bevölkerung empfohlenen Personenschutzgrenzwerte sicher ein. Mit den gemessenen Leistungsflussdichten können unter Berücksichtigung der im operativen Betrieb zu erwartenden Expositionsdauern typische Expositionen der kontrollierten Fluggäste zu weniger als 0,0001 Prozent beziehungsweise zu etwa 0,001 Prozent des empfohlenen Grenzwerts abgeschätzt werden. Höhere Expositionen sind möglich bei untypischer Annäherung an die Sendeantennen, bei wiederholten Untersuchungen innerhalb kurzer Zeitspannen (einige Sekunden bis Minuten) und bei längerem Aufenthalt im Einwirkungsbereich solcher Geräte die den Sender zwischenzeitlich nicht abschalten. Für derartig ungünstige Expositionssituationen werden die resultierenden Expositionen bei einem Gerät zu etwa 0,01 Prozent und bei dem anderen Gerät zu etwa einem Prozent des Grenzwerts abgeschätzt.

Biologische Wirkungen

Grundsätzlich ist die Eindringtiefe der nicht-ionisierenden Strahlung in den menschlichen Körper im möglichen Frequenzbereich gering. Bei zehn GHz beträgt sie nur noch Millimeter und nimmt mit zunehmender Frequenz weiter ab. Tiefer liegende Organe werden deshalb praktisch nicht erreicht. Allerdings ist die Eindringtiefe ausreichend, um Zellen der Haut und des peripheren Blutkreislaufes zu erreichen. Dort gesetzte Schäden könnten sich sowohl lokal als auch systemisch auswirken. Unstrittig ist, dass die im Körper absorbierte Strahlung bei ausreichender Intensität zu thermischen Wirkungen führt. Dies ist Grundlage der Grenzwertempfehlungen in diesem Bereich. Im Mikrowellenbereich bis etwa zehn GHz liegen eine Reihe von Laboruntersuchungen zu diversen zellulären und subzellulären Endpunkten vor. Bei höheren Frequenzen ist die Anzahl der vorliegenden Untersuchungen allerdings sehr gering.

Nur von wenigen Arbeitsgruppen wurden Wirkungen von Millimeter- oder Terahertzstrahlung auf Zellkultursysteme untersucht. In erster Linie ist hier das EU-Forschungsprogramm „THz-Bridge“ zu nennen. Untersucht wurden insbesondere Effekte auf die DNA oder die Verteilung von Chromosomen. Bei Expositionsdauern unter einer Stunde wurden keine Effekte gefunden. Eine israelische Arbeitsgruppe fand bei einer Expositionsdauer von mindestens zwei Stunden (nicht darunter) bei 100 GHz Hinweise auf Störungen der Chromosomenverteilung in teilungsfähigen Lymphozyten (Korenstein et al. 2008). Allerdings wurden diese Ergebnisse bisher nicht durch andere Untersuchungen bestätigt.

Da die Datenlage zu biologischen Wirkungen im Terahertzbereich äußerst gering ist, führt das BfS im Rahmen der Ressortforschung weitere Untersuchungen durch.

Bewertung

Die wenigen vorliegenden Untersuchungen im Frequenzbereich der Ganzkörperscanner, die mit Millimeter- oder Terahertzstrahlung arbeiten, lassen noch keine abschließende Bewertung aus Sicht des Strahlenschutzes zu. Die in diesem Frequenzbereich von der Europäischen Kommission und der Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung (ICNIRP) empfohlenen Grenzwerte beruhen auf wenigen vorliegenden wissenschaftlichen Studien. Danach ist die Leistungsflussdichte für die Exposition der Bevölkerung auf 10 Watt pro Quadratmeter (W/m²) zu begrenzen. Die derzeit in Erprobung befindlichen Geräte verursachen Expositionen deutlich unterhalb dieses Wertes. Nur unter dieser Voraussetzung ist der Einsatz aus Strahlenschutzsicht akzeptabel. Aus grundsätzlichen Strahlenschutzüberlegungen ist in jedem Fall eine Optimierung anzustreben. Deshalb ist unter Strahlenschutzaspekten dem Einsatz von passiven Systemen der Vorzug zu geben.

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