Die zuvor besprochene Energiedosis macht nur Angaben darüber, welche Energiemenge von einer Strahlung an ein Material übertragen wird – doch wie wirkt die Strahlung im menschlichen Körper?

Antwort: Je nachdem. Ein wichtiges Maß ist hierbei der Energieübertrag durch Strahlung pro Wegstrecke im Körper. Bei der Alphastrahlung (Heliumkerne) ist dieser Energieübertrag pro Mikrometer deutlich größer als bei Beta- oder Gammastrahlung. Bei Alphateilchen ballt sich der biologische Schaden auf engem Raum und addiert sich so auf, während die Schäden bei Betastrahlen weiter gestreut werden. Daher können sie durch zelleigene Reparaturmechanismen beseitigt werden.

Unterschiedliche Organe, unterschiedliche Schäden

Grundsätzlich ionisiert die Strahlung in den Zellen direkt oder indirekt Atome und Moleküle und erzeugt dabei chemisch aggressive Zellgifte, die unter anderem die Funktion der Erbsubstanz verändern können.

Es macht aber einen Unterschied, welches Organ bestrahlt wird. Die Haut, die ohnehin ständig von der UV-Strahlung der Sonne getroffen und laufend repariert und abgestoßen wird, wird zum Beispiel mit Strahlenschäden viel besser fertig als die Lunge. Und schließlich ist noch wichtig, wie lange man der Strahlung ausgesetzt ist.

Um in Formeln zu fassen, wie gefährlich eine bestimmte Strahlung ist, und welche Strahlenempfindlichkeiten verschiedene Organe und Gewebe haben, wurden von der Internationalen Strahlenschutzkommission (ICRP) 1991 so genannte „Wichtungsfaktoren” eingeführt, und zwar jeweils für unterschiedliche Strahlungsarten - "Strahlungs-Wichtungsfaktoren" - und verschiedene biologische Gewebe - "Gewebe-Wichtungsfaktoren".

Die Idee ist einfach: Um zu bestimmen, wie stark Strahlung X beim Einfall auf Organ Y wirkt, multipliziert man die Energiedosis der Strahlung einfach mit dem Strahlungs-Wichtungsfaktor für Strahlung X und dann mit dem Gewebe-Wichtungsfaktor für Organ Y - fertig. Die so gewichteten Energiedosen kann man nun vergleichen, um die Gefährdung abzuschätzen. Als Namen für die Einheit der Organdosis verwendet man Sievert (Sv), zur Erinnerung an den schwedischen Physiker und Mediziner Rolf Sievert (1896 - 1966). Da eine Dosis von 1 Sievert bereits eine große Gefährdung bedeutet, werden im Strahlenschutz die Dosiswerte häufig im Millisievert angegeben.

Mit folgenden Strahlungs-Wichtungsfaktoren (Einheit Sv/Gy) kann man die Organdosis H_T (Dosis, die in den Organen wirkt) aus der Energiedosis D berechnen.

Die Formel dazu lautet:

Und was ist, wenn mehrere Strahlungsarten beteiligt sind? Dann addiert man die Produkte aus den jeweiligen Energiedosen und Wichtungsfaktoren einfach auf:

Ein Beispiel: Wie groß ist die Organdosis aus einem Gemisch von jeweils 0,01 Gy Gammastrahlung und Neutronenstrahlung mit einer Neutronenenergie von 1 MeV?

a) H_T = 0,1 Sv

b) H_T = 0,21 Sv

c) H_T = 1,5 Sv

Jetzt geht's in den Körper: Die folgende Tabelle listet auf, wie groß die (einheitenlosen) Gewebe-Wichtungsfaktoren für die einzelnen Gewebe bzw. Organe sind. Mit ihnen berechnet man die effektive Dosis (Dosis, die effektiv die Strahlenwirkung auf den Gesamtkörper erfasst), indem man sie einfach mit der Organdosis multipliziert. Die Formel hierzu lautet:

Wenn man radioaktive Stoffe in den Körper aufnimmt - zum Beispiel, weil man von einem Keramikteller mit Uran-Glasur winzige Spuren der Glasur isst –, dann endet die Bestrahlung nicht sofort, sondern dauert eine gewisse Zeit an, zum Beispiel, weil ein Teil der radioaktiven Stoffe eine Zeitlang im Körper verbleibt. Dabei ist klar: Je länger die Bestrahlung andauert, desto mehr Schäden können entstehen.

Um nun die gesamte Dosis im bestrahlten Organ - die sogenannte Organ-Folgedosis - zu berechnen, muss man berücksichtigen, dass die Dosisleistung im Organ zeitabhängig ist, da ja der radioaktive Stoff aus dem Körper auch wieder ausgeschieden wird. Als Formel sieht das so aus:

Als Formel sieht das so aus: