Radioaktivität in der Nuklearmedizin

Als radioaktiv bezeichnet man Stoffe, deren Atomkerne ohne Einfluss von aussen zerfallen und dabei Energie in Form von Strahlung freisetzen. Diese instabilen Substanzen nennt man auch Radionuklide. Den Zerfall von Radionukliden kann man nicht aufhalten oder beeinflussen. Beim Zerfall entstehen meist Atome eines anderen Elements, welche stabil oder auch erneut radioaktiv sein können.

Die freigesetzte Strahlung ist so energiereich, dass sie beim Durchdringen anderer Stoffe deren atomare Struktur verändert: Sie kann negativ geladene Teilchen, sogenannte Elektronen, aus der Hülle eines anderen Atoms entfernen. Das übrig bleibende Atom ist nun elektrisch positiv geladen - ein Ion. Darum wird die von radioaktiven Stoffen ausgehende Strahlung auch als ionisierende Strahlung bezeichnet.

Radioaktive Stoffe kommen in der Natur vor, können aber auch künstlich erzeugt werden.

Das Zerfallsgesetz

Der Zeitpunkt des Zerfalls eines bestimmten radioaktiven Atomkerns kann nicht vorausgesagt werden, aber man kennt die Zeit, innerhalb der die Hälfte einer grossen Menge radioaktiver Kerne zerfällt. Diese nennt man die physikalische Halbwertszeit. Sie ist für jedes Radionuklid charakteristisch und kann vom Bruchteil einer Sekunde bis zu Milliarden von Jahren dauern.

Aktivitätsmenge Abnahme

Das in der Medizin am meisten verwendete Radionuklid Technetium-99m hat eine Halbwertszeit von 6 h. Das bedeutet, dass nach 6 h die Hälfte der vorhandenen radioaktiven Atomkerne zerfallen sind oder anders gesagt, nach 6 h nur noch die Hälfte der ursprünglichen Aktivität vorhanden ist. Nach 12 h beträgt die Menge an Radioaktivität also nur noch einen Viertel.

Einheit der Radioaktivität

Die Anzahl der pro Zeit zerfallenden Atomkerne nennt man die Aktivität einer Substanz  und wird - zu Ehren Antoine Henri Becquerels, dem Entdecker der natürlichen Radioaktivität -  in Becquerel (Bq) angegeben.

1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde

Radioaktivität in unserer Umwelt - natürlichen Ursprungs (Quelle BAG)

Radioaktivität kommt auf vielfältige Art ganz natürlich in unserer Umwelt vor. Allerdings kann aus der Aktivität einer Substanz allein noch nicht auf Ihre Auswirkung oder Schädigung im menschlichen Körper geschlossen werden.

Beispiele:

  • Der menschliche Körper enthält Kalium. Kalium wird durch die Nahrung aufgenommen und vom Körper wieder ausgeschieden. Ein geringer Teil der Kalium-Atome ist radioaktiv, nämlich das Kalium-40. Die Aktivität im Körper beträgt ca. 5000 Bq, d.h. jede Sekunde zerfallen in unserem Körper etwa 5000 Kalium-40 Atomkerne unter Aussendung von Beta- und Gamma-Strahlen. Dies führt zu einer inneren Bestrahlung.
  • Die im Boden vorkommende natürliche Radioaktivität: 1 kg Erde hat im Mittel eine Aktivität von einigen hundert Bq, wobei mehrere Nuklide dazu beitragen. Die dabei ausgesandte Gamma-Strahlung verursacht einen Teil der natürlichen Bestrahlung des Menschen.
  • Das in Wohnhäusern vorkommende radioaktive Radon-222 ist ebenfalls natürlichen Ursprungs: Das langlebige Uran-238 zerfällt im Boden über mehrere Folgeprodukte in das radioaktive Edelgas Radon-222. Dieses kann sich im Boden gut bewegen und via Keller in die Wohnräume gelangen. In geschlossenen Wohnräumen reichert sich Radon an, so dass auch dessen radioaktive  Folgeprodukte in der Atemluft angereichtert sind. Diese sind nicht mehr gasförmig, sondern können sich an Aerosole (Staubteilchen) anlagern. Beim Einatmen können sie im Lungengewebe und in den Bronchien deponiert werden und so zu einer Bestrahlung der Lungen führen.

In unserer Umwelt kommt natürlicherweise Radioaktivität vor! Unser Körper enthält Kalium-40, die Atemluft Radon-222.

Radioaktivität in unserer Umwelt - künstlich erzeugt (Quelle BAG)

Künstliche Radioaktiviät in unserer Umwelt stammt insbesondere von den Kernwaffenversuchen der 60er Jahre, vom Reaktorunfall Tschernobyl (1986), aber auch aus Kernindustrie, Medizin und Forschung. Nach dem Reaktorunfall in Tschernobyl wurden bei uns mit der Nahrung z.B. die radioaktiven Isotope Cäsium-134 und Cäsium-137 aufgenommen. Die Bevölkerung in der Schweiz hatte deshalb 1986 im Mittel eine Aktivitätsmenge von ca. 1000 Bq (Cäsium-134 und Cäsium-137) im Körper. Dies führte zu einer inneren Bestrahlung.