Wie wird eigentlich Strahlung gemessen?

Der Mensch hat keine Sinne für Strahlung, wir sind deshalb auf Meßgeräte angewiesen die uns warnen können.

Verfahren

Es gibt zwei Arten von Instrumenten: Zählende und Dosimeter. Die Zählenden bestimmen die spezifischen atomaren Zerfälle in Bq/kg für Feststoffe, Bq/l für Flüssigkeiten, Bq/m3 für Gase und Bq/m2 für Oberflächen. Die Dosimeter ermitteln die Energie der absorbierten Strahlung in Gray.

Beide Meßgeräte bestehen aus einem Volumen und einer Messwerterfassung, die die durch die Strahlung verursachte Veränderung im Volumen erkennt und in ein Signal umwandelt. Das Volumen muß dabei die Photonen oder Partikel überhaupt erfassen können. Dies setzt ein Mindestvolumen und besonders empfindliche Materialien voraus. Wenn entsprechend viele Teilchen und Photonen das Volumen passieren können ohne eine Reaktion zu verursachen, spricht man von geringer Empfindlichkeit (low efficiency).

Methoden

Man unterscheidet technische Verfahren und biologische Methoden. So kann man z.B die durch Strahlung ausgelöste Veränderung von Chromosomen benutzen, um verabreichte Dosen bei Lebewesen nachträglich zu ermitteln. Technische Verfahren geben idealerweise einen linearen Verlauf zwischen Dosis und Wirkung wieder. Bei den biologischen Verfahren liegt eher ein linear-quadratischer Verlauf (chromosome aberrations) vor.

Filmdosimeter sind sehr verbreitet. Das Maß für die empfangene Strahlung ist die Schwärzung des Films. Die Filme werden lichtdicht in Gehäuse eingeklebt. Durch unterschiedliche Materialien kann man sogar unterschiedliche Strahlungen oder (thermische) Neutronen unterscheiden und durch unterschiedliche Empfindlichkeit die Genauigkeit steigern. Sie sind billig in der Herstellung und wirken integrierend über den gesamten Zeitraum, in dem sie getragen werden. Typische Anwendung ist daher der Arbeitsschutz.

Thermolumineszenzdosimeter (TLD) senden nach Erhitzung einen der Dosis proportionalen Lichtschein aus. Sie sind so stabil, daß sie sogar in der Archäologie zur Altersbestimmung genutzt werden. Gerne werden sie auch in der Strahlentherapie eingesetzt. Für den Arbeitsschutz werden meist Kristalle aus Lithiumfluorid verwendet, da ihre Absorption der von Gewebe sehr ähnlich ist. Die Strahlung verursacht Fehlstellen in der Kristallstruktur. Werden sie auf ca. 200 °C erhitzt, bilden sich die Fehlstellen zurück und es wird dabei Licht ausgesendet. Die Menge ist dabei proportional zur empfangenen Strahlung. Über die Lithium-6 Isotope kann man auch empfangene Neutronen erfassen.

Ionisation, bekanntester Vertreter ist das Geiger-Müller Zählrohr. Ionisierende Strahlung erzeugt positive und negative Ionen. Jeder Zerfall löst einen Impuls aus, der verstärkt und z. B. hörbar gemacht werden kann. Das bekannte „Geknatter“ ist ein typisches Maß für die Strahlung. Der Geiger-Müller Zähler zeigt unmittelbar die momentane Strahlung an. Er ist deshalb ein gutes Hilfsmittel, um vor gefährlichen Bereichen zu warnen. Für die Überwachung ist er jedoch ungeeignet, da er nicht die gesamte Dosis die während der (z.B.) Arbeitszeit aufgenommen wurde, registrieren kann. Er liefert keine Information über die Art der Strahlung oder deren Energie.

Scintillation nutz den physikalischen Effekt, daß manche Stoffe auf Strahlung durch das Aussenden von Licht reagieren. Die Intensität des ausgesendeten Lichts ist mit einem Lichtverstärker (photomultiplier) leicht sichtbar zu machen, wobei die „Helligkeit“ für die Energie der γ-Strahlung steht. In Kliniken verwendet man aus Einkristallen aus Natrium-Jod hergestellte Detektoren mit einem Halben Meter Kantenlänge als „Bildschirme“.

Halbleiter erzeugen beim Auftreffen von Strahlung eine elektrische Spannung. Sie ermitteln die Energie sehr genau, sind jedoch nicht besonders empfindlich. Halbleiter auf der Basis von Germanium werden deshalb meist auf -196°C mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Sie werden in Labors zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von „Isotopen Cocktails“ verwendet.

Freie Radikale werden durch Strahlung erzeugt. Sie reagieren in Flüssigkeiten sehr schnell, sind aber in Feststoffen erstaunlich stabil. Die Anzahl der erzeugten Radikale ist ein Maß für die empfangene Dosis. Eine Methode mit der man z.B. in Zähnen auch noch nach sehr langer Zeit die empfangene Dosis nachweisen kann.

Redox Produkte. Strahlung reduziert durch Aufnahme von Elektronen bzw. oxidiert durch Verlust von Elektronen Moleküle. Damit können gezielt chemische Reaktionen ausgelöst werden, die zu stabilen chemischen Verbindungen führen können. Diese sind dann ein (dauerhaftes) Maß für die empfangene Dosis.

Die Nachweisgrenze

Ein Klassiker in der kerntechnischen Ausbildung ist die Frage, ob man ein einzelnes Gramm Jod-131 noch nachweisen könnte, wenn man dieses gleichmäßig über die gesamte Erdoberfläche verteilen würde. Jod-131 hat eine Halbwertszeit von 8,04 Tagen. Es zerfällt recht schnell und hat damit eine hohe Aktivität. Es ist ein Leitisotop für Reaktorunfälle, da es gasförmig ist und sich besonders in der Schilddrüse anreichert.

Jod-131 ist ein β-Strahler mit einer maximalen Teilchenenergie von 0,606 MeV und sendet gleichzeitig noch γ-Photonen mit einer Energie von 0,364 MeV aus. Letztere kann man gut mit einem Halbleiterdetektor messen und sie wirkt wie ein „Fingerabdruck“ zur eindeutigen Identifizierung auch in beliebigen Isotopengemischen.

Ein einzelnes Gramm Jod-131 besteht aus 4,6 x 1021 Atomen. Das Gesetz über den radioaktiven Zerfall und seine Halbwertszeit ergeben somit eine Aktivität von 4,59 x 1015 Bq. Die Erdoberfläche beträgt ungefähr 5,1 x 1014 m2. Die sich ergebende Aktivität von rund 10 Bq/m2 ist einfach nachweisbar.

Im Februar geisterte eine Meldung durch die Medien, zahlreiche automatische Überwachungsstationen zwischen Norwegen und Spanien hätten Aktivitäten zwischen 0,1 und 5,9 microBq/m3 in der Luft gemessen. Was war geschehen? Tatsächlich hatte es im Forschungsreaktor Halden in Norwegen einen Unfall beim Hantieren mit einem Brennelement gegeben. Wie dieser Vorfall zeigt, entgeht der Fachwelt nichts: Kein illegaler Kernwaffentest und kein noch so kleiner Unfall in einem Reaktor. Gemessen an den Nachweisgrenzen der Chemie, sind die Messmethoden der Kerntechnik geradezu atemberaubend empfindlich. Hinzu kommt, daß man beliebige Isotopenzusammensetzungen messen kann. Bei einer Probe ergibt sich daraus – auch bei kleinsten Mengen – ein „Fingerabdruck“ des Täters.

Dosismessung

Die Aktivität (in Bq) und die Energie (in eV) sind physikalische Größen, die gemessen werden können. Die Dosis ist hingegen die Energie, die im Medium aufgenommen wird. Wir betrachten meist den Menschen. In diesem Sinne ist die Dosis die vom menschlichen Körper aufgenommene Energie der ionisierenden Strahlung. Sie hängt von zahlreichen (biologischen) Faktoren ab. Es ist schwierig, die Absorption von Strahlung im Gewebe zu beobachten. Wie gesagt, es ist nicht das Problem Teilchen oder Photonen zu messen, sondern es ist schwierig, die Energie, die im menschlichen Gewebe absorbiert wurde zu erfassen:

  • Man kann die Energie von Röntgen oder γ-Strahlung recht einfach in einer mit Gas gefüllten Ionisationskammer (z.B. Geiger-Müller Zählrohr) messen. Die Maßeinheit Röntgen (1R) ist auf Luft bezogen. Wieviel von der Strahlung absorbiert wird, hängt aber von der Elektronendichte ab. So wird z. B. in Knochen (schwere Atome mit vielen Elektronen in ihren Hüllen) sehr viel mehr Energie, als im Gewebe (besteht hauptsächlich aus Wasser) absorbiert. Das erklärt das Bild einer „Röntgenaufnahme“. Die Dosis für Knochen und Gewebe ist deshalb völlig verschieden, auch wenn die Strahlung exakt gleich war.
  • Die Dosis hängt bei menschlichem Gewebe stark von der Eindringtiefe ab. Trägt man die absorbierte Energie über die Wegstrecke auf, ergeben sich konvexe Kurven: Auf den ersten Millimetern ist die absorbierte Energie klein, dann steigt sie steil bis zu einem Maximum an und nimmt dann mit größerer Entfernung wieder ab. Die Dosis ist ortsabhängig. Besonders extrem ist dies bei Teilchenstrahlung. Abhängig von der Art der Ionen, durchdringen diese zig Zentimeter mit sehr geringer Energieabgabe. Wird ein charakteristischer Wert erreicht, wird an diesem Ort (Bragg-peak) fast die gesamte Energie umgesetzt. Die Dosis ist örtlich eng begrenzt sehr hoch.
  • Was im Sinne des Arbeitsschutzes nachteilig ist, ist für die Medizin von großem Vorteil. Man will gezielt die Krebszellen belasten und nicht das umliegende gesunde Gewebe. Kennt man die Kurven für die absorbierten Energien in Abhängigkeit von der Strahlungsenergie, kann man über die gewählte Energie der Strahlung die Wirksamkeit (Dosis) sehr genau steuern. Für Tumore, die z. B. in einer Tiefe von etwa 6 cm im menschlichen Gewebe sitzen, muß man eine Röntgenstrahlung von mindestens 20 MeV wählen um optimale Ergebnisse (Kleine Dosis für das durchdrungene gesunde Gewebe, aber eine hohe Dosis im Tumor) zu erzielen.

Wir Eigenstrahler

Kalium ist überall vorhanden: Im Boden, im Wasser, in Pflanzen, in Tieren und am Ende der Nahrungskette in uns selbst. Kalium entspricht 2,4 Gewichtsprozenten aller Elemente der Erde. Die Häufigkeit des radioaktiven Isotops Ka-40 beträgt 0,0118%. Ka-40 hat eine Halbwertszeit von fast 1,3 Milliarden Jahren. Nur deshalb ist es noch überall auf der Erde vorhanden. Beim Zerfall sendet es β- und γ-Strahlung aus. Mit der Nahrung nehmen wir durchschnittlich 2,5 Gramm Kalium pro Tag auf. Dies ergibt rund 75 Bq Ka-40 pro Tag. Kalium ist in allen Zellen unseres Körpers eingebaut. Die Menge unterscheidet sich nach Geschlecht und Alter. Sie schwankt etwa zwischen 75 Bq pro kg Körpergewicht bei jungen Männern und 40 Bq/kg bei einer älteren Frau. Mit anderen Worten: Ein Fußballstadion, voll mit überwiegend jungen Menschen, ist eine ganz schöne „Atommülldeponie“. Jedenfalls verglichen mit den aus den Medien bekannten Wassertanks in Fukushima.

Eine einfache Abschätzung ergibt folgende Daten: Aus dem Zerfallsschema entnimmt man, daß 89,3 % der beim Zerfall entfallenden Energie auf die β-Teilchen entfallen. Da β-Strahlung nur eine sehr kurze Reichweite hat, verbleiben damit im Mittel 429.200 eV im Körper. Bei der γ-Strahlung sieht es etwas anders aus: Man nimmt an, daß nur 50% im Körper verbleiben, die andere Hälfte aber den Körper verläßt. Damit ergibt sich eine Energie von 78.100 eV. für die γ-Photonen. Somit kann man eine vom Körper absorbierte Energie von ungefähr 510.000 eV unterstellen. Pro Becquerel und kg und Jahr ergibt sich eine Energie von 2,6 μGy. Bei 70 Bq/kg ergibt sich somit eine Belastung von 182 μGy pro kg Körpergewicht jährlich. Diese Abschätzung deckt sich gut mit den von UNSCEAR angegebenen 0,165 – 0,185 mSv per year. Da es sich um die aufgenommene Dosis handelt, kann man auch die Einheit mSv verwenden.

Hinzu kommt noch Kohlenstoff-14. Er wird ständig in der Atmosphäre durch die kosmische Strahlung aus Stickstoff gebildet. Pflanzen lagern diesen Kohlenstoff über die Photosynthese ein. Wir wiederum nehmen dieses C-14 direkt über pflanzliche Nahrung oder indirekt über Fleisch auf. Durchschnittlich tragen wir alle etwa 35 Bq pro kg Körpergewicht in uns. C-14 sendet β-Strahlung mit (im Mittel) einer Energie von 52 keV bei jedem Zerfall aus. Das ergibt eine Strahlenbelastung von weiteren 0.01 mGy bzw. 0.01 mSv pro Jahr, die wir uns – ganz natürlich – selbst zufügen.

Hinzu kommen noch – je nach Bodenverhältnissen – die kompletten Zerfallsreihen von Uran und Thorium. Je nach Ernährungsgewohnheiten, Geschlecht und Lebensalter ergeben sich unterschiedliche Mengen die wir vornehmlich in unseren Knochen einlagern. Man setzt nach umfangreichen Analysen und Berechnungen als durchschnittliche Belastung hierfür eine effektive jährliche Dosis von 0,12 mSv an.

Somit setzt man eine durchschnittliche effektive Dosis für diese drei Wege von 310 μSv an. Wichtig dabei ist, nie den langen Weg vom Isotop bis zur Strahlenbelastung des Menschen zu vergessen. Die Energien beim Zerfall eines radioaktiven Elements sind leicht zu messen. Wieviel von diesem Stoff in den Körper gelangt, wie lange es dort verbleibt und wo und wie genau es im Körper wirkt, ist von unzähligen Einflüssen abhängig. Jede Angabe von irgendwelchen μSv (d h. dem millionsten Teil eines Sv) ist daher mindestens mit Gelassenheit zu betrachten.

Mediziner gegen LNT

Unerwartete Hilfe für Strahlenschützer kommt nun von Medizinern. Neu, ist weniger die Kritik an der LNT-Hypothese, als die Abwägung der Nachteile durch ihre Anwendung.

Was ist noch mal LNT und ALARA?

Die LNTH (linear no-threshold hypothesis) geht von einem rein linearen Zusammenhang zwischen Strahlungsdosis und Krebsfällen aus. Die Gerade soll von einer Dosis Null bis unendlich verlaufen. Es gibt ausdrücklich keinen Schwellwert, unterhalb dessen kein Krebs auftritt. Wegen dieser Annahme, hat man für den Strahlenschutz das ALARA-Prinzip (as low as reasonably achievable) erschaffen.

Selbst Kritiker des linearen Ansatzes ohne Schwellwert, sind oft Anhänger des Prinzips: „So wenig Strahlung, als vernünftig erreichbar“. Das Wort „vernünftig“ wird – wegen der angeblichen Krebsgefahr – als „so gering wie möglich“ überinterpretiert. Das gut gemeinte Vorsorgeprinzip, wird dadurch leider in einen Nachteil verkehrt. Genau da, setzt die Kritik der Mediziner ein. Vorab aber noch ein paar deutliche Worte zur Erklärung.

Wieso linear?

Durch den Bombenabwurf auf Hiroshima und Nagasaki hat man einen gigantischen Menschenversuch gestartet, dessen Untersuchungen bis heute anhalten. Die Bedingungen entsprachen geradezu einem klinischen Versuch: Hunderttausende (große Zahl im Sinne der Statistik) Menschen wurden einer unterschiedlichen Strahlendosis ausgesetzt. Es handelte sich um eine „normale“ Bevölkerung (unterschiedliche Altersgruppen, unterschiedliche Vorbelastungen usw.), die man problemlos in Relation zur sonstigen japanischen Bevölkerung setzen konnte. Es war somit eine relativ einfache Aufgabe, das mehr an Krebserkrankungen quantitativ zu erfassen. In der Tat, ergab sich in dem meßbaren Bereich ein linearer Zusammenhang zwischen Dosis und Krebsfällen. Dabei muß man sich immer vor Augen führen, daß die Meßbarkeit sowohl unten wie oben begrenzt war: Menschen, die hohen Strahlendosen ausgesetzt waren – also sich nahe dem Abwurfpunkt befunden hatten – hatten meist auch schwerste Brand- und Explosionsverletzungen und sind lange vorher verstorben, bis sich überhaupt Krebs hätte bilden können. Bei sehr kleinen Dosen, bildeten die Krebsfälle die übliche Wolke, wie sie in jeder Bevölkerung auftritt. Das hindurch legen einer Geraden – treffend als Ausgleichsgerade bezeichnet –, ist eine ziemlich willkürliche Angelegenheit.

Man einigte sich auf eine Gerade mit einer Steigung von 5% tödlichen Krebserkrankungen pro 1 Gy (entsprechend 1 J/kg oder nach alter Maßeinheit 100 Rad) Dosis.

Warum kein Schwellwert?

Will man es positiv betrachten, wollte man die Unsicherheit in dem Bereich sehr kleiner Dosen durch eine Extrapolation ersetzen. Besonders unsicher war man sich über die (lange) Zeit, die es erfordern könnte, bis ein Krebs ausbricht. Heute kann man mit Sicherheit sagen, daß der Ansatz falsch ist.

In der Wissenschaft ist es üblich, Hypothesen (Modelle) aufzustellen. Anders als z. B. in der Mathematik, kann man deren Richtigkeit nicht beweisen. Man überprüft sie dadurch, daß man sich Experimente überlegt und dann deren Ergebnisse mit der Hypothese vergleicht. Genau diese Vorgehensweise, führt bei kleinen Dosen immer zu frappierenden Differenzen zwischen Modell-Vorhersage und Auswertung. Die Hypothese ist damit eigentlich als falsch zu den Akten zu legen.

Weshalb additiv übers ganze Leben?

Der größte Blödsinn ist jedoch die Außerkraftsetzung des Grundsatzes : „Die Dosis macht’s“. Schon entgegen jeder Alltagserfahrung, daß ein Schnaps täglich, die gleiche Wirkung, wie eine Flasche „auf ex“ haben soll. Bestenfalls ist dieser Irrglaube auf ein „physikalisches“ Weltbild in der aufkommenden Molekularbiologie zurückzuführen. Man konnte Messen, daß durch Strahlung DNA und sogar ganze Gene geschädigt werden konnten. Legendär, ist der Versuch des späteren Nobelpreisträgers Müller mit Fruchtfliegen. Allerdings wurde damals mit Dosen von mehr als 4 Gy (400 Rad) gearbeitet. Bei diesen hohen Dosen, gab es ohne Zweifel, eine lineare Abhängigkeit der genetischen Schäden. Eine Extrapolation über mehrere Größenordnungen hinweg, in den Milli-Rad-Bereich, war schon damals eigentlich aberwitzig, aber man hatte eine physikalische und keine biologische Vorstellung von Leben. In der Welt der Molekularbiologie war ein einmal zerstörter DNA-Strang, halt ein auf ewig kaputtes Molekül. Insofern mußten sich in dieser einfältigen Welt, alle einmal aufgetretenen Schäden, addieren.

Heute weiß man, es gibt Reparaturmechanismen auf der Ebene der DNA-Stränge, angeregte Produktion von Antioxidantien, programmierten Zelltod, Beistandseffekte auf Gewebeebene und zu guter letzt das Immunsystems auf Körperebene. Ganz nebenbei, all diese biologischen Vorgänge sind im höchsten Maße nichtlinear. Wie man daraus eine LNT-Hypothese basteln kann, ist schon recht seltsam. Bisher sind mindestens sechs Mechanismen zur Reduktion von Krebs, angeregt durch geringe Strahlung, nachgewiesen worden. Diese Erkenntnisse machen moderne Krebstherapien erst möglich, wenngleich auch sehr schwierig.

Gerade aus der Strahlentherapie gegen Krebs, kommen täglich die Argumente gegen eine kumulierende Wirkung einzelner Dosen: Man teilt eine Behandlung in mehrere Dosen auf, damit sich das gesunde Gewebe besser wieder regenerieren kann. Mutationen sind zwar eine notwendige Bedingung, aber noch lange keine hinreichende Bedingung für Krebs. Der Grundsatz „eine Mutation = ein Krebs“ ist schlichtweg Unsinn.

Warum immer noch LNT?

Aus der Wissenschaftsgeschichte ist bekannt, daß sich falsche Theorien sehr lange halten können, bis sie endlich verschwinden. Dies um so länger, wenn Macht oder Geld im Spiel sind. Beim ALARA-Prinzip dürfte es schlicht Geld sein. Der „Strahlenschutz“ ist weltweit ein Milliardenmarkt. Hinzu kommen tausende von Angestellte, und Wissen schaffende, die damit ihren Lebensunterhalt bestreiten und ihre Karrieren aufbauen – alles potentielle Gegner anderer Erkenntnisse.

Ein Meinungsumschwung ist erst dann zu erzielen, wenn breite Bevölkerungsschichten nicht mehr bereit sind, einfach nur zu glauben, sondern ihren gesunden Menschenverstand einsetzen und kritische Fragen stellen. In diesem Sinne, dürfte Fukushima als Meilenstein in die Wissenschaftsgeschichte eingehen. Alle Vorhersagen der Angst-Industrie über verseuchte Lebensmittel, unbewohnbar gewordene Landstriche, Millionen von zusätzlichen Krebserkrankungen etc. haben sich als primitive Propaganda enttarnt. Die Glaubwürdigkeit der „Walschützer“ ist verspielt. Händeringend suchen diese Organisationen nach neuen Katastrophen (Klima, Gentechnik, Wasser, ?), um die Spendengelder weiter strömen zu lassen. Die Wahl eines Präsidenten in den USA, der sich in seinem Wahlkampf bewußt gegen „Klimaschutz“ und andere Machenschaften der „Ökoindustrie“ ausgesprochen hat, sind lediglich das erste Wetterleuchten. Der Schulterschluss zwischen Politik, Presse und Geschäftemachern neigt sich dem Ende zu.

Was ist das Neue an der Kritik der Mediziner?

Die Fakten zu LNT und ALARA sind allen Fachleuten längst bekannt. In der Fachwelt gibt es schon lange keine ernsthafte Verteidigung der LNT-Hypothese mehr. Überlebt hat bisher nur das ALARA-Prinzip. Mit der nötigen Eindimensionalität im Denken, ließ es sich als Vorsorge verkaufen. Kritik gab es allenfalls von der Betriebswirtschaft: Sind die überproportional zunehmenden Kosten noch vertretbar? Könnte man mit dem Geld nicht anderswo mehr Arbeitsschutz erreichen? Diese – zwar inhaltlich richtige – Kritik, war eher ein gefundenes Fressen für alle „Gutmenschen“ mit linker Grundhaltung.

Nun dreht langsam der Wind, da plötzlich „harte moralische Fakten“ von immer zahlreicheren Bevölkerungsschichten wahrgenommen werden. Es begann weltweit mit Fukushima. Auch der Speerspitze der Angstindustrie gelang es nicht, einen einzigen Strahlentoten oder (bisher) eine zusätzliche Krebserkrankung nachzuweisen. Andererseits äußerten sich immer mehr Mediziner kritisch zu den Umständen der Evakuierung. Überhastete Evakuierungen von ganzen Krankenhäusern und Pflegeheimen. Man spricht inzwischen von etwa 1600 Toten. Plötzlich wird deutlich, Strahlenphobie tötet. Darüberhinaus führt Strahlenphobie zu dauerhafter psychischer Erkrankung. Die sozialen Folgen der Zwangsumsiedlung haben sogar zu Selbsttötungen geführt. Ein Phänomen, das schon von dem Unglück von Tschernobyl bekannt ist.

Nun melden sich mit diesem Artikel auch die Diagnostiker öffentlich zu Wort. Schon seit Jahren sind sie mit verängstigten Patienten konfrontiert, die notwendige Untersuchungen aus „Angst vor Strahlung“ verweigern. Inzwischen ist das ALARA-Prinzip so weit auf die Spitze getrieben worden, daß die Diagnostik als solche gefährdet scheint. Clevere Gerätehersteller haben die „Strahlung“ so weit gesenkt, daß die damit gewonnenen Ergebnisse (teilweise) unbrauchbar sind. Mehrfachuntersuchungen sind nötig, falsche Diagnosen nicht ausgeschlossen. Auch hier gilt es, rein medizinische Vor- und Nachteile gegeneinander abzuwägen. Eigentlich reicht auch hier schon, der gesunde Menschenverstand.

Röntgenärzte waren übrigens – lange vor der Kerntechnik – die ersten betroffenen von „Strahlenkrankheiten“. Sie waren auch die ersten, die Grenzwerte für die Strahlenbelastung einführten. Ganz pragmatisch gingen sie von der Hautrötung als erkennbares Anzeichen einer Schädigung aus. Sicherheitshalber setzten sie 1/10 davon als Schwellwert für eine Unbedenklichkeit an. Dieser Grenzwert war lange der Standard. Bis im „kalten Krieg“ die Strahlenphobie zur politischen Waffe wurde.

Zusammenfassung

Es gibt in Natur und Technik kein „gut“ und kein „schlecht“, allenfalls ein Optimum. Jede Sache hat ihre Vor- und Nachteile, die immer untrennbar miteinander verbunden sind. Erkenntnisse, die so alt wie die Menschheit sind. Fast jede Giftpflanze ist – in der richtigen Dosierung – gleichzeitig auch Heilkraut. Die Erkenntnis „die Dosis macht’s“, ist schon seit Jahrhunderten die Grundlage einer jeden Apotheke – unabhängig vom Kulturkreis. Der „Angstmensch“ als Massenerscheinung, wurde erst vor wenigen Jahrzehnten in saturierten, westlichen Gesellschaften kultiviert.

Es wird von den Ärzten zu recht kritisiert, daß den (fachgerechten) Untersuchungen zur Behandlung und Diagnose (Röntgen, CT, Radionuklide) von Krebs ein innewohnendes (zu hohes) Krebsrisiko unterstellt wird. Dieser Fehlschluss beruht einzig auf der falschen LNT-Hypothese. Unterhalb einer Dosis von 100 mGy (10 Rad) konnte kein einziger Krebsfall nachgewiesen werden. Angebliche Fälle, werden nur aus dem (bekannt falschen) LNT-Modell hergeleitet. Ähnlichkeiten zu den „Klimawissenschaften“, bei denen „Welt-Temperaturen“ mit (bekannt fehlerhaften) „Weltmodellen“ berechnet werden, sind auffällig, aber beileibe nicht zufällig. Es sind lediglich Spielarten des gleichen Lyssenkoismus.

PLX-R18 – ein Wundermittel gegen die Strahlenkrankheit?

In den letzten Monaten wird immer intensiver über die Entwicklung eines neuen Medikaments zur Behandlung von Strahlenkrankheit berichtet.

Was versteht man unter Strahlenkrankheit?

Die Strahlenkrankheit (acute radiation syndrome (ARS)) tritt nur bei sehr hohen kurzzeitigen Strahlenbelastungen auf. Ab etwa 4 Sv (400 rem) muß man von 50% Todesfällen innerhalb von 30 Tagen ausgehen. Ab etwa 6 Sv (600 rem) muß man von einem Tod innerhalb von 14 Tagen ausgehen. Die Werte dienen nur zur Orientierung, da sie je nach Umständen, sonstigen Belastungen und medizinischer Versorgung des Opfers stark streuen.

Solch hohe Dosen treten nur sehr selten, bei schwersten Katastrophen und widrigsten Umständen auf. Traurige Fälle sind z. B. die ahnungslosen Feuerwehrleute von Tschernobyl, die den offenen und brennenden Reaktor versucht haben zu löschen oder die Seeleute auf sowjetischen U-Booten, die versuchten am laufenden Reaktor Notreparaturen durchzuführen. Auch hier eine Orientierung: In Deutschland dürfen Feuerwehrleute (FwDV 500) nur im Katastrophenfall und einmalig im Leben, einer Dosis von 0,25 Sv ausgesetzt werden.

Solch hohe Strahlenbelastungen, die zum Tode führen, sind nicht einmal beim Reaktorunglück in Fukushima aufgetreten. Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik haben bisher immer solche Fälle sicher ausgeschlossen.

Bei der Strahlenkrankheit wird das Immunsystem sehr stark belastet (Gefahr von tödlichen Infektionen als Folgeschaden), das Blut und das blutbildende System und der gesamte Verdauungsapparat schwer geschädigt, wenn nicht zerstört. Als sichtbare Anzeichen tritt Haarausfall und innere Blutungen ein.

Was ist PLX-R18?

Das israelische Pharmaunternehmen Pluristem Therapeutics Inc. gilt als führend auf dem Gebiet der Entwicklung von Medikamenten, die auf Placenta beruhen. Es hat ein Patent für eine Gruppe von Proteinen PLX (PLacental eXpanded) erhalten, die unter anderem besonders wirksam bei Strahlenkrankheit zu sein scheinen.

Bei Tierversuchen mit bestrahlten Mäusen, denen man das Medikament nach einem und nach fünf Tagen gespritzt hat, hat man unmittelbar eine Verbesserung des Blutbildes und eine verblüffend hohe Überlebensrate nach 30 Tagen feststellen können. Die Ergebnisse waren so vielversprechend, daß man nun in den USA weitere Tierversuche durch das National Institute of Allergy and Infectious Diseases(NIAID), einer Unterorganisation der U.S. Gesundheitsbehörde, durchführen will. Sie konzentrieren sich auf die Veränderungen im Blutsystem.

Parallel werden Studien in Japan durchgeführt, die sich auf eine Anwendung in der Strahlenmedizin konzentrieren. Man sieht dort Anwendungen bei speziellen Krebstherapien.

Was sagt uns das?

Noch ist alles im Entwicklungsstadium. Bisher konnte man Strahlenkrankheit praktisch nicht behandeln, sondern den Patienten nur unterstützen. Schwere (Arbeits)-Unfälle sind auch in der Kerntechnik nie auszuschließen. Insofern ist es gut, zusätzliche Behandlungsmethoden zu haben.

Die ersten Anwendungen werden sicherlich im Rahmen von Strahlentherapien erfolgen. Man kann damit vielleicht Patienten unterstützen, die unheilbar an Krebs erkrankt sind. Dies wird schon aus ethischen Gründen erfolgen, denn man kann schließlich niemanden zu Testzwecken verstrahlen.

Wo Licht ist, ist auch Schatten

Ein Medikament gegen Strahlenkrankheit kann selbstverständlich auch militärisch genutzt werden. Es könnte für Soldaten wie die Atropin.-Spritze gegen Giftgas eingesetzt werden. Man muß nicht raten, wer sich für eine solche Entwicklung interessiert und sie vorantreiben wird. Der „Atomkrieg“ könnte einen erheblichen Teil seines (militärischen) Schreckens verlieren und damit die Einsatzschwelle herabgesetzt werden. Keine besonders erfreuliche Aussicht.

Ein weiteres Einsatzgebiet dürfte der Zivilschutz werden. Es ist noch nicht lange her, da geisterte die „schmutzige Bombe“ in der Hand von Terroristen durch die Medien oder der Raketenangriff auf ein Brennelementelager durch „grüne Hirne“. Beides ist zwar eher ausgeschlossen, läßt sich aber hervorragend zur Einwerbung von Forschungsgeldern verwenden. Insofern wird die Entwicklung eher schneller vorangehen.

Da der Autor hoffnungslos fortschrittsgläubig ist, erwartet er im Rahmen der notwendigen Forschungsarbeiten noch weiter verbesserte Erkenntnisse über die biologische Wirkung von ionisierender Strahlung. Immer, wenn ein militärischer Nutzen in Aussicht gestellt wird, wird sehr schnell, sehr viel Geld in die Hand genommen.

Medikamente gegen Strahlenschäden

Eine Betrachtung zur Strahlung

In der deutschen Öffentlichkeit wird γ-Strahlung auf immer seltsamere Art und Weise doppeldeutig diskutiert: Stammt sie aus einer medizinischen Apparatur (Krebstherapie), wird sie als gut und hilfreich empfunden, stammt sie aus der Nutzung der Kernenergie („Atommüll“), wird sie durchweg abgelehnt. Selbst die Alltagserfahrung des „die Menge macht’s“, scheint hier außer Kraft gesetzt zu sein. Wie anders soll man es sonst deuten, daß geringste Dosen bei einem Reaktorstörfall (Fukushima, Tschernobyl) als lebensbedrohlich angesehen werden, aber um einige Zehnerpotenzen höhere Dosen mancher Therapie, als segensreich empfunden werden? Naturwissenschaftlich jedenfalls, läßt sich das nicht erklären. Es handelt sich eher um Okkultismus.

Nicht nur physikalisch läßt sich nachweisen, daß die Strahlung von z. B. Co60 immer die gleiche ist, egal ob sie aus „Atommüll“, einem Reaktor oder einer Apparatur zur Bestrahlung stammt. Auch die biologische Wirkung ist immer gleich, lediglich abhängig von der Dosisleistung und der Bestrahlungszeit. Bei hohen Dosen – wie sie z. B. bei einer Krebstherapie verlangt werden – kann man die Auswirkungen schon bei Blutproben nachweisen. Die Ergebnisse sind immer die gleichen, sie sind reproduzierbar und unabhängig von der Strahlenquelle. Es sind die gleichen meßbaren Effekte, wie sie z. B. schon bei den Opfern von Hiroshima und Nagasaki festgestellt werden konnten. Es ist also nicht so, daß wir nicht über ausreichende Erfahrungen verfügen würden. Mögen wir auch (noch) nicht alle Effekte bis ins letzte Detail einer jeden Zelle verstehen, so sind doch die Dinge auf der Ebene des „biologischen Systems Mensch und Tier“ gut vorhersehbar und nachvollziehbar.

Behandlungsmethoden

Es ist, wie immer in der Medizin: Auch wenn man den Ablauf einer Krankheit nicht bis ins letzte versteht, kann man doch helfen. Anders als bei biologischen Krankheiten ist es bei einer Verstrahlung sehr einfach den „Erreger“ zu finden. Eine Untersuchung, ob sich radioaktive Stoffe im Körper befinden (sog. Inkorporation) ist mit physikalischen Meßgeräten zuverlässig und schnell durchzuführen. Hat man Stoffe gefunden, kann man den Körper unterstützen, diese schnell wieder auszuscheiden. Man kann heute die sog. „biologische Halbwertszeit“ meist beträchtlich verkürzen. Im übertragenen Sinne kommt es der Tötung von Krankheitserregern gleich.

Hat die Strahlung nur von außen gewirkt, sollte die Person möglichst schnell aus dem Bereich der Strahlung herausgebracht werden, um weitere Schäden zu vermeiden. Diese Maßnahme ist besser unter den Begriffen „Evakuierung und Sperrgebiet“ bekannt.

Leider ist es damit nicht getan. Der Krankheitsverlauf ist mit einem Biss durch eine Giftschlange vergleichbar. Die Ursache kann sehr schnell und kurzeitig (Kritikalitätsunfall) wirksam sein. Man merkt erst nach einigen Minuten oder Stunden irgendwelche Symptome. Das „Gift“ ist schnell verschwunden, aber die zerstörerischen Prozesse, die es im Körper ausgelöst hat, laufen erst richtig an. Trotzdem kann man Strahlenopfern vielfach wirksam helfen, in dem man die „Selbstheilungskräfte“ unterstützt und vor allem den Körper vor weiteren Schäden (Infektionsgefahr) und Belastungen bewahrt.

An diesem Punkt überschneiden sich „Strahlentherapie“ und „Strahlenunfall“. Die Krebszellen sollen sicher zerstört werden, gleichwohl ist für die „gesunden“ Körperteile die Bestrahlung eine „nukleare Katastrophe“. Gelingt es, die Regeneration der belasteten Zellen zu unterstützen, kann man die Strahlendosis erhöhen und damit den „Krebs“ sicherer bekämpfen.

Es gibt also ein großes Forschungsinteresse „Medikamente gegen Strahlenkrankheit“ zu entwickeln. Solche Medikamente können dann auch zur Behandlung nach kerntechnischen Unfällen verwendet werden. Um es gleich vorweg zu nehmen, für eine militärische Verwendung sind solche Medikamente sinnlos, wenn nicht sogar kontraproduktiv. Ein Soldat, der nicht durch eine Kernwaffe getötet wurde, aber weiß, daß er erheblich verstrahlt wurde, ist in des Wortes Bedeutung ein todesmutiger Krieger. Wäre das nicht so, wären wahrscheinlich bereits erhebliche Mittel in die Entwicklung solcher Medikamente geflossen.

Heute kommt der Anstoß für Forschung und Entwicklung aus dem Bereich Nuklearmedizin. Gelingt es, die unvermeidlichen Nachteile einer Bestrahlung weiter zu senken, erschließen sich wahrscheinlich weitere Anwendungen für Strahlentherapien. Folgerichtig untersucht man besonders Medikamente, die bereits in der Krebstherapie eingesetzt werden. Bei diesen Medikamenten kennt man bereits sehr gut die Wirkungen auf den menschlichen Körper und etwaige Nebenwirkungen. Man will ja vermeiden, daß man den Teufel mit Beelzebub austreibt.

Ein solcher Stoff ist DIM (3,3′-diindolylmethane). Er kommt in der Natur in manchen Kreuzblütlern, wie Rotkohl, Blumenkohl und Brokkoli vor und wird schon länger zur Krebsbehandlung eingesetzt. Die Georgetown University hat diesen Stoff nun zum Patent für die Behandlung von Strahlenopfern angemeldet. In einer aktuellen Veröffentlichung werden die Forschungsergebnisse vorgestellt. Es wurden Ratten mit einer Dosis von 13 Gy (1300 rad) bestrahlt. Diese Dosis ist für Ratten normalerweise zu 100% tödlich. Sie sterben in wenigen Tagen. Ein Teil der Tiere wurde mit DIM behandelt. Ihn wurde täglich DIM gespritzt (Anmerkung: Bei so hohen Strahlendosen wird der gesamte Verdauungstrakt förmlich durchlöchert, wodurch eine normale Nahrungsaufnahme unmöglich wird. Also kein Versuch für Tierschützer!). Über 60% der behandelten Ratten haben auch noch nach 30 Tagen überlebt. Diese Tiere sollen bis zum natürlichen Ableben ohne erkennbare Schäden weitergelebt haben. In einer weiteren Versuchsreihe wurden Ratten mit 7 Gy (700 rad) bestrahlt. Unbehandelt, sind 50% nach 30 Tagen verstorben, behandelt haben rund 90% überlebt. Insofern hoffnungsvolle Ergebnisse.

Es ist aber nicht nur eine Erhöhung der Überlebenswahrscheinlichkeit fest zu stellen, sondern es sind auch andere Veränderungen meßbar. Dies betrifft einzelne Zellkulturen genau so, wie Blutuntersuchungen. Ein wesentlicher Effekt scheint auf der Anregung der Fähigkeit einer Zelle zur Reparatur von DNA-Brüchen zu liegen. Es werden aber auch die Symptome einer Strahlenkrankheit (Störung der Elektrolyte-Bilanz, zunehmende Entzündungen etc.) deutlich gesenkt. Gerade hierin, wird eine potentielle Anwendung als unterstützendes Medikament bei hoher Strahlenbelastung gesehen.

Ausblick

Es geht hier nicht um die Vorstellung eines neuen „Wundermedikaments“. Vielmehr geht es darum, auf die laufende Forschung aufmerksam zu machen. Ein Gebiet, das sich weitgehend unbeachtet von der Öffentlichkeit vollzieht. Die Nuklearmedizin hat sich in nur hundert Jahren zu einem bedeutenden Zweig der Medizin entwickelt. Dies ist der entscheidende Punkt: Diese Fachrichtung gibt es überhaupt erst, seit die Röntgenstrahlung und die Kernspaltung entdeckt wurden. In Kombination mit Molekularbiologie etc. hat sie eine rasante Entwicklung vollzogen und führt ganz neben bei, zu einem immer besseren Verständnis von der Wirkung jeglicher Strahlung auf lebende Organismen. Je weiter diese Erkenntnisse fortschreiten, um so weiter wird der „Aberglauben“ zurück gedrängt werden. Entscheidend ist eine ganz andere Frage. Welche Konsequenzen hat es für eine Gesellschaft, wenn sie sich aus diesem Prozeß ausklinken will? Geht das überhaupt? Der Weg zurück ins Mittelalter, mag manchen schlichten Gemütern sehr verlockend erscheinen. Die Strahlenphobie, wird genau wie der „Hexenwahn“, durch zunehmende Aufklärung verschwinden. Die Geschwindigkeit wird – heute wie damals – maßgeblich durch wirtschaftliche Interessen bestimmt. Die „Angst vor Strahlung“ wird sich in eine „Angst vor Blitz und Donner“ verwandeln: Man versteht die dahinter verborgenen physikalischen Effekte, respektiert die möglichen Gefahren und kann deshalb hervorragend mit dem „unvermeidlichen“ Problem umgehen.