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2019 | Buch

Entdeckung der Röntgenstrahlen und Grundlagen der Strahlenphysik Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Strahlenschutz für Röntgendiagnostik und Computertomografie

Grundkurs und Spezialkurse

verfasst von: Dr. med. Jens-Holger Grunert

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: b.Flat SpringerMedizin.de Gesamt

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Über dieses Buch

Orientiert an den Vorgaben der Richtlinie „Fachkunde und Kenntnisse im Strahlenschutz“ gibt das kursbegleitende Lehrbuch eine anschauliche Einführung in den modernen praktischen Strahlenschutz. Es umfasst die Inhalte für den Strahlenschutz-Grundkurs und für Spezialkurse, die für die diagnostische Radiologie wichtig sind (konventionelle Röntgendiagnostik und Computertomografie). Auf die Teleradiologie sowie neuere technologische Entwicklungen wird ausführlich eingegangen. Das Buch eignet sich hervorragend als Anleitung zu Fragen des medizinischen Strahlenschutzes, die sich bei der täglichen Arbeit ergeben. Ärztinnen und Ärzte aller Fachrichtungen, die Untersuchungen mit Röntgenstrahlen durchführen oder anordnen, werden ebenso angesprochen wie Angehörige des medizinisch-technischen Fachpersonals und aller Berufsgruppen, die sich technisch oder administrativ mit Strahlenschutz befassen.Die seit dem 1. Januar 2019 gültige neue Strahlenschutzgesetzgebung und die Änderungen im Vergleich zur bisherigen Röntgenverordnung sind ausführlich berücksichtigt. Ein Fragenkatalog mit 100 Prüfungsfragen im Buch und der Springer Nature Flashcards-App zum erfolgreichen Abschluss der Strahlenschutzkurse rundet die Darstellung ab.

Die insgesamt 100 Prüfungsfragen im Buch werden auch in der Springer Nature Flashcards-App verfügbar gemacht, mit der man Prüfungssimulationen und Auswertungen der eigenen Leistung durchführen kann.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Grundkurs im Strahlenschutz für Ärzte und Medizinphysik-Experten

Frontmatter
1. Entdeckung der Röntgenstrahlen und Grundlagen der Strahlenphysik
Zusammenfassung
Röntgen- und Gammastrahlen sind elektromagnetische Wellen mit sehr kurzer Wellenlänge. Röntgenstrahlung wird als Bremsstrahlung durch den Aufprall beschleunigter Elektronen auf eine Anode erzeugt und hat ein kontinuierliches Energiespektrum mit einer von der angelegten Hochspannung abhängigen Grenzenergie. Zusatzfilter filtern die nicht bildgebende niederenergetische Strahlung heraus (Aufhärtung der Strahlung).
Beim radioaktiven Zerfall kann neben Gammastrahlung auch korpuskulare Strahlung (Alpha-, Beta-, Protonen- und Neutronenstrahlung) entstehen. Bei der natürlichen Radioaktivität kommt es zu einem spontanen Kernzerfall von Radionukliden mit unterschiedlicher Halbwertszeit.
Die Schwächung der Röntgenstrahlung erfolgt über die Photoabsorption und die Compton-Streuung mit Ionisation der Atome und Streustrahlung. Die spektrale Röntgenbildgebung (dual-energy) ermöglicht eine empfindlichere Darstellung jodhaltiger Kontrastmittel sowie eine verbesserte Differenzierung
Jens-Holger Grunert
2. Dosisbegriffe und Dosimetrie
Zusammenfassung
Die Energiedosis D (Gray (Gy)) ist die physikalische Größe der durch ionisierende Strahlung übertragenen Energie. Die Äquivalentdosis H (Sievert (Sv)) ist das Produkt aus der Energiedosis D und dem Qualitätsfaktor Q. Der Qualitätsfaktor Q ist abhängig von dem linearen Energieübertragungsvermögen. Röntgenstrahlung hat einen Qualitätsfaktor von 1. Körperdosisgrößen wie die Organdosis und die effektive Dosis dienen als Schutzgrößen zur Abschätzung der biologischen Strahlenwirkung sowie zur Festlegung von Grenzwerten im Strahlenschutz. Die Dosismessung erfordert die genaue Angabe des Ortes, an dem die Ortsdosis gemessen wird. Teilkörperdosis (Organdosis) und effektive Dosis sind Mittelwerte der in einem Körperteil (Organ) bzw. dem gesamten Körper ermittelten Ortsdosiswerte. Die effektive Dosis dient als Maß für die Beurteilung der Strahlenexposition des gesamten Körpers. In der amtlichen Personendosimetrie werden Gleitschatten-, Fingerring- oder elektronische Personendosimeter eingesetzt.
Jens-Holger Grunert
3. Strahlenbiologische Grundlagen einschließlich der Wirkung kleiner Dosen
Zusammenfassung
Die biologische Wirkung der Strahlung ist abhängig von der Art und Qualität der Strahlen, dem Gewebetyp, der Dosis, der Dosisfraktionierung, dem Zellzyklus, dem Sauerstoffgehalt und der Temperatur im Gewebe. Die höchste Strahlenempfindlichkeit haben Zellen in der Mitose. DNA-Doppelstrangbrüche können zu Mutationen oder zum Zelltod führen. Eine Fraktionierung der Gesamtdosis in kleinere Einzeldosen erhöht bei der Strahlentherapie die Überlebensraten der Zellen von gesundem Gewebe im Vergleich zum Tumorgewebe. Es werden deterministische und stochastische Strahlenschäden unterschieden. Für die Wahrscheinlichkeit stochastischer Schäden gilt die linear no threshold (LNT) Hypothese. Die durchschnittliche Strahlenbelastung einer in Deutschland lebenden Person beträgt 3,9 mSv pro Jahr effektive Dosis (2,1 mSv natürliche Strahlenquellen, 1,8 mSv technische bzw. medizinische Maßnahmen). Ein großer Anteil der natürlichen Strahlenbelastung (1,1 mSv pro Jahr) wird durch Radon-222 verursacht.
Jens-Holger Grunert
4. Strahlenschutz
Zusammenfassung
Bei der Strahlenexposition sollte jeweils die niedrigste Dosis appliziert werden, die ausreicht, um den gewünschten Nutzen zu erreichen. Wichtig für den Strahlenschutz sind der Abstand zur Strahlenquelle, die Begrenzung der Anwendungsdauer sowie die Abschirmung. Es gelten die Prinzipien der Rechtfertigung, Optimierung und Dosisbegrenzung. Die Umgebung einer Strahlenquelle ist in Strahlenschutzbereiche aufgeteilt (Überwachungs-, Kontroll- und Sperrbereich). Kontroll- und Sperrbereiche sind zu kennzeichnen. Bauliche und apparative Vorrichtungen sowie persönliche Schutzausrüstung sollen die Exposition des Personals reduzieren. Schwangere und stillende Personen genießen besonderen Schutz. Für beruflich strahlenexponierte Personen ist die Personendosis zu ermitteln, die in ein Strahlenschutzregister eingetragen wird. Der Jahresgrenzwert für die effektive Dosis als auch für die Augendosis beträgt 20 mSv. Bedeutsame Vorkommnisse müssen der zuständigen Behörde unverzüglich gemeldet werden.
Jens-Holger Grunert
5. Rechtsvorschriften, Richtlinien, Leitlinien und Empfehlungen
Zusammenfassung
Der Strahlenschutz ist durch gesetzliche und untergesetzliche Normen geregelt. Seit dem 01.01.2019 gelten das Strahlenschutzgesetz (StrSchG) sowie die neue Strahlenschutzverordnung (StrSchV) vollumfänglich. Diese ersetzen die alte Röntgenverordnung (RöV) als auch die alte Strahlenschutzverordnung und regeln alle Aspekte sowohl der medizinischen als auch der nichtmedizinischen Strahlenexposition. Die Richtlinie zur Durchführung der Qualitätssicherung bei Röntgeneinrichtungen (QS-RL) definiert Qualitätskriterien für die Abnahme- und die Konstanzprüfungen von Röntgengeräten und Bildbetrachtungssystemen unter Bezugnahme auf DIN-Normen. Die Bundesärztekammer hat Leitlinien zur Qualitätssicherung publiziert, deren Einhaltung von der ärztlichen Stelle überprüft wird. Die Strahlenschutzkommission (SSK) des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) hat eine Orientierungshilfe zur Differentialindikation für bildgebende Verfahren veröffentlicht.
Jens-Holger Grunert
6. Prüfungsfragen zum Grundkurs im Strahlenschutz
Zusammenfassung
Welche der Aussagen ist falsch?
Jens-Holger Grunert

Spezialkurs im Strahlenschutz bei der Untersuchung mit Röntgenstrahlung (Diagnostik)

Frontmatter
7. Röntgeneinrichtungen und Strahlenschutzeinrichtungen in der Röntgendiagnostik
Zusammenfassung
Röntgenstrahlen werden in einer evakuierten Röhre durch Abbremsen beschleunigter Elektronen an einer Anode erzeugt. Eine Röntgenanlage besteht aus dem Strahlenerzeugungssystem (Generator, Röntgenröhre, Tiefenblendensystem) sowie dem Bildempfängersystem mit Streustrahlenraster, Belichtungskammer und Bildempfänger. Drehanoden, Verbundanoden und bei hohen Leistungsanforderungen auch Drehkolbenröhren senken die thermische Belastung der Anode. Das Tiefenblendensystem blendet extrafokale Strahlung aus. Ein Lichtvisier projiziert das Strahlenfeld auf den Körper. Belichtungskammern optimieren die Dosis. Streustrahlenraster verbessern die Bildqualität. Als digitale Bildempfänger werden Speicherfolien oder Flachbilddetektoren eingesetzt. Das Verhältnis zwischen dem Bildsignal und dem Bildrauschen ist entscheidend für die digitale Bildqualität. Eine digitale Bildnachverarbeitung optimiert die Bilder für die Diagnostik. Der Strahlenschutz wird durch bauliche und apparative Maßnahmen gewährleistet.
Jens-Holger Grunert
8. Dosisbegriffe und Dosimetrie in der Röntgendiagnostik
Zusammenfassung
Das Dosisflächenprodukt (DFP) wird hinter der Einblendung im Kollimator gemessen. Die Einfalldosis ist der Quotient aus dem DFP und der Fläche des Bestrahlungsfeldes. Die Oberflächendosis entspricht der Einfalldosis einschließlich der Rückstreubeträge aus dem Patienten. Die Belichtungsautomatik misst die Bildempfängerdosis. Das Bundesamt für Strahlenschutz hat in der Projektionsradiologie untersuchungsabhängige Werte des Dosisflächenprodukts als diagnostische Referenzwerte definiert. Organdosis und effektive Dosis sind Körperdosisgrößen, die als Schutzgrößen zur Festlegung von Grenzwerten dienen. Die Organdosis ist abhängig von dem Strahlungs-Wichtungsfaktor wR, der in Abhängigkeit von der biologischen Wirksamkeit einer Strahlenart definiert ist. Die effektive Dosis ist definiert in Abhängigkeit von den Gewebewichtungsfaktoren (wT) und dient als Vergleich der Strahlenbelastung für die Risikoanalyse hinsichtlich möglicher Folgeschäden unterschiedlicher radiologischer Verfahren.
Jens-Holger Grunert
9. Strahlenschutz des Personals in der Röntgendiagnostik
Zusammenfassung
Strahlenschutzbereiche werden in Überwachungs-, Kontroll- und Sperrbereiche unterschieden. In diesen Bereichen muss beim Personal die Körperdosis ermittelt werden, sofern im Kalenderjahr 1 mSv effektive Dosis oder bestimmte Organdosen nicht überschritten werden. Bei der amtlichen Personendosimetrie erfolgt die Auswertung der Dosismessung bei einer amtlichen Messstelle. Für die Personendosimetrie werden Gleitschatten-, Fingerring- und elektronische Personendosimeter verwendet. Die Expositionsdaten werden in einem beim Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) eingerichteten Strahlenschutzregister erfasst. Der Jahresgrenzwert der effektiven Dosis ist für beruflich exponierte Personen 20 mSv. Bleigummischürzen schwächen die Röntgenstreustrahlung auf 1 %. Röntgenschutzbrillen dienen zur Vermeidung eines Katarakts. Im Sinne des Strahlenschutzgesetzes tätige Personen müssen vor Beginn ihrer Tätigkeit unterwiesen werden. Die Unterweisung ist mindestens einmal im Jahr zu wiederholen.
Jens-Holger Grunert
10. Strahlenschutz des Patienten in der Röntgendiagnostik
Zusammenfassung
Für den Patientenschutz werden ein Gonaden-, Schilddrüsen-, Brust-, Augenlinsen- sowie Beckenschutz eingesetzt. Das Strahlenfeld muss eingeblendet werden. Das Bildempfängersystem sollte sich in unmittelbarer Nähe zur Körperoberfläche des Patienten befinden. Bei Interventionen erhält man durch eine gepulste Durchleuchtung die größte Reduktion der Exposition. Bevor eine Röntgenuntersuchung durchgeführt wird, ist die rechtfertigende Indikation zu stellen, was eine Fachkunde erfordert. Bei der Teleradiologie handelt es sich um eine Röntgenuntersuchung unter der Verantwortung eines fachkundigen Arztes, der sich nicht vor Ort befindet. Teleradiologische Einrichtungen sind genehmigungspflichtig und unterliegen umfangreichen Qualitätsvoraussetzungen. Vom Bundesamt für Strahlenschutz werden diagnostische Referenzwerte veröffentlicht. Die Röntgenuntersuchungen bei Kindern unterliegen speziellen Vorgaben, die in der Leitlinie der Bundesärztekammer definiert sind.
Jens-Holger Grunert
11. Qualitätssicherung, Dokumentation und Organisation des Strahlenschutzes
Zusammenfassung
Mittels Konstanzprüfungen wird überprüft, ob die Bezugswerte der Abnahmeprüfung eingehalten werden. Die Vorgaben zur Abnahme- und Konstanzprüfung sind in der Richtlinie zur Durchführung der Qualitätssicherung bei Röntgeneinrichtungen (QS-RL) festgelegt. Hinsichtlich der Prüfabläufe wird in der Richtlinie auf DIN-Normen verwiesen. Wesentliche Vorgaben hinsichtlich sowohl der ärztlichen als auch der aufnahmetechnischen Qualität sind in den Leitlinien der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung festgelegt, deren Umsetzung von den ärztlichen Stellen überprüft wird. Die Archivierung und Distribution digitaler Bilder erfolgt durch das PACS (picture archiving and communication system). Über die Anwendung ionisierender Strahlung am Menschen müssen Aufzeichnungen angefertigt werden. Die Aufzeichnungen sowie die Röntgenbilder müssen zehn Jahre aufbewahrt werden. Der Strahlenschutzbeauftragte berät den Strahlenschutzverantwortlichen und sorgt für einen vorschriftsgemäßen Betriebsablauf.
Jens-Holger Grunert
12. Rechtsvorschriften, Richtlinien und Empfehlungen bezüglich der Anwendung von Röntgenstrahlung
Zusammenfassung
Seit dem 01.01.2019 gilt das Gesetz zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung (Strahlenschutzgesetz, StrlSchG). Hinsichtlich detaillierter Durchführungsregelungen verweist das StrlSchG auf die Verordnung zur weiteren Modernisierung des Strahlenschutzrechts mit der neuen Strahlenschutzverordnung (StrlSchV). Wesentliche Neuerungen im Vergleich zur früheren Röntgenverordnung (RöV) betreffen den Medizinphysikexperten, erweiterte Aufzeichnungs- und Informationspflichten, ein erweitertes Meldewesen, ein Dosismanagement, eine Reduzierung des Grenzwertes der Augenlinsendosis für Personal auf 20 mSv, die Teleradiologie sowie den Einsatz von Strahlung in der medizinischen Forschung und bei Früherkennungsuntersuchungen. Zusätzlich sind Röntgenuntersuchungen durch die Leitlinien der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung sowie Richtlinien zur Qualitätssicherung durch ärztliche Stellen, zur Fachkunde, als auch zur technischen Prüfung von Röntgeneinrichtungen geregelt.
Jens-Holger Grunert
13. Prüfungsfragen zum Spezialkurs im Strahlenschutz bei der Untersuchung mit Röntgenstrahlen (Diagnostik)
Zusammenfassung
Wie oft muss eine Konstanzprüfungfür einen Befundungsmonitor in der ärztlichen Praxis durchgeführt werden?
Jens-Holger Grunert

Spezialkurs Computertomografie

Frontmatter
14. Geräte- und Detektortechnologie
Zusammenfassung
Die Computertomografie ermöglicht eine überlagerungsfreie Röntgendarstellung des menschlichen Körpers. Technische Weiterentwicklungen der Methode betreffen die Spiral-CT, die Multislice-CT sowie die dual-energy-CT, die den Anwendungsbereich der CT deutlich erweitert haben. Durch eine Verbesserung sowohl der Röhrentechnologie als auch der Detektortechnologie konnte die Bildqualität erheblich gesteigert werden bei gleichzeitiger Verringerung der Strahlenexposition. Der von der CT erstellte dreidimensionale Bilddatensatz zusammen mit einer digitalen Bildnachverarbeitung ermöglicht eine Optimierung der Bildinhalte für die Diagnostik. Neuere mathematische Rekonstruktionsverfahren sind in der Lage, die Strahlenexposition deutlich zu reduzieren, ohne dass sich die Bildqualität aufgrund verstärkten Bildrauschen verschlechtert (iterative Rekonstruktion). Die Auswirkungen der Bildrekonstruktion auf die Bildgebung sowie die Strahlenexposition werden ausführlich diskutiert.
Jens-Holger Grunert
15. Dosismessgrößen und Beeinflussung der Dosis in der Computertomografie
Zusammenfassung
Die Computertomografie (CT) ist mit einer signifikanten Strahlenexposition für den Patienten verbunden. Für die Abschätzung der Strahlenexposition des Patienten werden der Volumen-CT-Dosis-Index (CTDIvol) sowie das Dosislängenprodukt (DLP) herangezogen. Der CTDIvol wird im Rahmen von Konstanzprüfungen für das jeweilige CT-Gerät mithilfe einer Phantommessung regelmäßig überprüft. Der Einfluss der vom Anwender definierten Scanparameter sowie apparative Einflussfaktoren auf die Bildqualität und die Dosis werden ausführlich dargestellt. Maßnahmen zur Dosisreduktion wie rechtfertigende Indikation besonders im Hinblick auf die Differenzialindikation CT versus Kernspintomografie (MRT), Patientenlagerung, Beachtung von Patientenbesonderheiten, restriktive Definition des Scanvolumens, Reduktion der Anzahl der Kontrastmittelphasen als auch technische Grundlagen einer automatisierten Dosisanpassung, der iterativen Bildrekonstruktion sowie des Dosismanagements werden umfangreich erörtert.
Jens-Holger Grunert
16. Strahlenschutz des Patienten in der Computertomografie
Zusammenfassung
Obwohl die Computertomografie 2015 in Deutschland nur 9 % der Röntgenuntersuchungen ausmachte, betrug ihr Anteil an der medizinischen Strahlenexposition der Bevölkerung 66 %. Das Bundesamt für Strahlenschutz hat diagnostische Referenzwerte für den CT-Dosis-Index (CTDIvol) und das Dosislängenprodukt (DLP) publiziert, die berücksichtigt werden müssen. Mithilfe der Röhrenstrommodulation kann die Strahlenexposition des Patienten verringert werden. Bei Einsatz einer automatisierten Dosisanpassung sollte auf eine Lagerung des Patienten im Isozentrum geachtet werden. Bei topogrammabhängiger automatisierter Dosisanpassung sollte das Strahlenschutzmaterial erst nach Durchführung des Topogramms auf den Patienten gelegt werden. Sinnvolle Strahlenschutzmittel sind der Augenschutz bei CT-Kopf und Halsuntersuchungen, der Schilddrüsenschutz bei Mittelgesichts- und Thoraxuntersuchungen und der Brustschutz bei Abdomenuntersuchungen. Strahlenschutzmittel im Scanbereich werden kontrovers diskutiert.
Jens-Holger Grunert
17. Strahlenschutz bei Anwendung spezieller Techniken in der Computertomografie (z. B. Kardio-CT, CT-Fluoroskopie, pädiatrisches CT)
Zusammenfassung
Kardio-CT, CT-Fluoroskopie sowie pädiatrisches CT stellen hohe Anforderungen an den Strahlenschutz. Bei der Kardio-CT mit EKG-Synchronisation unterscheidet man zwischen einem retrospektiven Gating und einer prospektiven Triggerung. Letztere weist eine geringere Dosisexposition auf, stellt aber höhere technische Anforderungen an das CT-Gerät. Die CT-Fluoroskopie kann beim Untersucher zu einer erhöhten Hautdosis an den Händen führen. Längere Untersuchungszeiten sind mit einer sehr hohen lokalen Hautdosis des Patienten verbunden. Diese kann im Vergleich zur konventionellen Durchleuchtung um den Faktor zehn erhöht sein. Pädiatrische CT-Untersuchungen erfordern abhängig von Größe und Alter spezielle Untersuchungsprotokolle. Hilfestellung zur Ermittlung der optimalen Scanparameter bieten die Rogalla Formel, Tabellen der Organisation Image Gently oder size-specific dose estimates (SSDE) sowie diagnostische Referenzwerte für pädiatrische CT-Untersuchungen vom Bundesamt für Strahlenschutz.
Jens-Holger Grunert
18. Prüfungsfragen zum Spezialkurs Computertomografie
Zusammenfassung
Welches ist das qualitativ beste bildgebende Verfahren zur Untersuchung von cerebralen Entmarkungsherden?
Jens-Holger Grunert
Backmatter

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Metadaten
Titel
Strahlenschutz für Röntgendiagnostik und Computertomografie
verfasst von
Dr. med. Jens-Holger Grunert
Copyright-Jahr
2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-59275-5
Print ISBN
978-3-662-59274-8
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-59275-5