Epidermis und ionisierende Strahlung |
| 11.04.2010, 23:53 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Herbststurm | Epidermis und ionisierende Strahlung Hallo, angenommen ionisierende Strahlung dringt nur in die Epidermis ein, nicht in tiefere Hautschichten. Welche gesundheitlichen Gefahren gibt es hier, im Vergleich zu ionisierender Strahlung die durch alle drei Hautschichten durchdringt? Gruß |
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| 13.04.2010, 18:02 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Gilderoy | RE: Epidermis und ionisierende Strahlung Zunächst war ich irritiert über Deine Frage, wieso Du eigentlich das genau wissen willst, denn hypothetische Fragen interessieren mich eigentlich nicht. Strahlen kann man auch nicht befehlen, orgendwo haltzumachen. Man kann sich mit Einschränkungen ionisierende Strahlungen vorstellen, die nur in der Oberhaut wirken. Es handelt sich dabei um niederenergetische Elektronen, wobei selbst dann die Haut schon sehr dick sein sollte (also Fußsohle, aber nie Augenlid). Solche Strahlen tauchen in der Natur nicht auf und werden in der Medizin nicht benutzt. Willst Du darauf hinaus, ob dann Strahleneffekte wie Beeinträchtigung des blutbildenden Gewebes stattfinden? Natürlich nicht. Aber es käme zu einer Schädigung der Haut, dosisabhängig bis zum Gewebsuntergang. Bei einer Bestrahlung der komplletten Haut (die aber dann praktisch nicht durchführbar ist) führt das auch zum Tod; bei einer kleinräumigen zum Strahlengeschwür. Die Zellen, die für die Haut besonders interessant sind, befinden sich nun mal an der Basalmembran der Epidermis; das darunter liegende Fettgewebe kann ja allenfalls atrophieren und die dort liegenden Haarwurzeln absterben; das ist für den Organismus aber unbedeutend. Ist damit Deine Frage beantwortet? Gilderoy |
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| 14.04.2010, 11:24 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Bartman | Hier möchte ich als Chemiker - also Nicht-Mediziner - einen kleinen Einwand vorbringen: Ionisierende Strahlung kann - zB in Form von alpha- oder beta-Strahlung - so niedrig energitsch sein, dass sie nur in die oberen Hautschichten eindringt. Diese Art der Strahlung kommt in der Natur sehr wohl vor. beta-Strahlung zB hat in Luft (abhängig von der Quelle) eine Reichweite von wenigen Zentimetern. Da es sich um Partikelstrahlung handelt, nimmt die Energie über die Strecke stetig ab, so dass sie irgendwann auch gar nicht mehr in die Haut eindringt. Zu der Wirkung kann ich sagen: Die Partikel werden durch Wechselwirkung mit anderer Materie abgebremst, also auch beim Eindringen in die Haut. Dabei geben sie kinetische Energie ab, die sich durch Erwärmung der Umgebung bemerkbar macht. Eine Folge kann also sein: Verbrennungen Weiterhin kann es natürlich sein, dass die Teilchen durch Kollision Zellbestandteile beschädigen oder zerstören. Was hierbei die Folgen sind, überlasse ich den Medizinern und das hat Gilderoy ja schon ausgeführt. |
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| 14.04.2010, 14:45 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Gilderoy | Alpha-Strahler werden in der Regel bereits in der Hornschicht abgefangen, machen also keine Probleme in der Epidermis. Eine Ausnahme macht natürlich die Schleimhaut, insbesondere ders Bronchialsystems. Bei der zu erwartenden Dosisleistung geht es aber nur um stochastische, nicht um nicht-stochastische Strahlenschäden. Ich habe die Frage entsprechend aufgefasst, daß Herbststurm nicht wissen wollte, daß Strahlen theoretisch zu Krebs führen können, sondern welche dosisabhängigen Schäden bei isolierter Belastung der Epidermis auftreten. Mit welchem Beta-Strahler willst Du in Kontakt kommen, der nur ansatzweise eine signifikante Dosis (über 10 Gy) erbringt? Ich kenne jetzt nicht die spezifische Aktivität von C-14, welches mit seiner Energie in etwa in Frage käme; viellecht suchst Du sie uns mal raus und berechnest, welche Menge reines C-14 erforderlich ist, um bei einer Entfernung von sagen wir 10cm zu einer Dosisleistung von 10Gy/h zu kommen. Die Halbwertszeit von C-14 beträgt ja ein paar tausend Jahre, wenn ich mich recht erinnere. Die Gewinnung dieser Menge ist dann die nächste Aufgabe.So einfach ist das nicht, wie Du weißt. Die Erwärmung der Haut durch Strahlung ist unter biologischen Bedingungen nicht meßbar, da bei lebendem Gewebe die Durchblutung ständig Wärme abtransportiert. Man kann sie zwar durchaus zur Dosisbestimmung nutzen, aber nur indirekt. Wir reden aber um Effekte im tausendstel Grad-Bereich! 1 Gy erwärmt um ca. 0,002 Grad, und das nur, wenn Du jede Wärmeabgabe ausschließt. Ehe Du einen Menschen mit Röntgenstrahlen auch nur um ein Grad aufgeheizt hast, ist er tot. Die "Verbrennungen", die durch Strahlen ausgelöst werden, sind nicht thermisch bedingt. Die biologische Strahlenwirkung erfolgt viel früher, im wesentlichen durch Störung der Zellteilung. Gilderoy |
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| 14.04.2010, 16:25 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Bartman | Wo bitte hast du denn den Wert 10 Gy her?? Dies entspricht einer Äquivalenzdosis von 1 Sv (bei bet Faktor 1). Diese Dosis wäre nicht nur signifikant sondern innerhalb kürzerer Zeit tödlich. Der Grenzwert für beruflich strahlenexponierte Personen liegt bei 20 mS/Jahr. (Millisievert!) Weiterhin ist es kaum möglich über die Aktivität die Äquivalentdosis zu ereechnen. Daher kann ich dir nicht sagen wieviel C14 man benötigt. Außerdem ist C14 ein vergleichsweiser schwacher Strahler. Bei P32 sieht das schon anders aus. Ich habe mal gelernt, beta-Strahlung dringt bis zu 2 cm tief in Gewebe ein. Das ist ein Daumenwert und ich kann dir auch keine Quelle angeben. Bin, wie gesagt, kein Mediziner, aber ich als Laie würde die Epidermis in etwa in diesem Bereich vermuten. Worüber sind wir uns uneinig? Darüber ob beta-Strahlung die Epidermis schädigen kann? Trotzdem muss ich dir in Bezug auf die Verbrennungen recht geben. Die kinetische Energie reicht natürlich nicht aus. Die Hitze stammt wohl eher von Reaktionen der gebildeten Radikale und Ionen. |
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| 14.04.2010, 16:26 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Bartman | 10 Gy entsprechen natürlich 10 Sv, sorry für Doppelpost. |
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| 14.04.2010, 19:34 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Gilderoy | Warum 10 Gy? Weil für die Haut 10 Gy noch problemlos tolerabel sind. Es geht um eine umschriebene Bestrahlung der obersten Hautschicht, nicht um eine Ganzkörperbestrahlung, die den ganzen Körper durchdringt. Die erlaiubten beruflichen Strahlendosen richten sich nach dem stochastischen Strahlenrisiko, also dem Krebsrisiko. Das darf man nicht mit dem nicht-stochastischen Strahlenrisiko, wie Verbrennungen, Gewebsuntergang, Minderung der weißen Blutkörperchen, Haarausfall etc., verwechseln. Das spielt sich in einer ganz anderen Liga ab! Wie sieht es denn mit P-32 aus? Rechne mal vor. Kommt das in der Natur überhaupt in ausreichendem Maß vor? Außerdem ist P-32 für die Fragestellung zu energiereich. Das Ausrechnen der Äquivalentdosis ist nicht erforderlich, da wir von der Haut sprechen. Die Einfallsdosis reicht aus. Die Eindringtiefe der beta-Strahlen ist abhängig von der Energie. Faustregel: MeV x 3mm. Damit ist die 80%-Isodose gemeint. Für die ursprüngliche Fragestellung muß man natürlich mindestens zur 10% Isodose gehen. Die Dicke der Epidermis kann auch ein Laie abschätzen. Die Epidermis ist die oberste der drei Hautschichten. Wie dick sind Deine Finger? Die Epidermis ist in der Regel weniger als 1mm dick, sie kann allenfalls durch eine sehr ausgeprägte Hornschicht größere Tiefen annehmen. Die Ursprungsfrage lautete (zur Erinnerung: angenommen ionisierende Strahlung dringt nur in die Epidermis ein, nicht in tiefere Hautschichten. Welche gesundheitlichen Gefahren gibt es hier, im Vergleich zu ionisierender Strahlung die durch alle drei Hautschichten durchdringt?), was bei einer isolierten Schädigung der Epidermis, also ohne Belastung der Subcutis etc., an Strahlenschäden zu erwarten ist, und dies ist eine sehr unrealistische Fragestellung. Es geht mir nicht um die Schädigung der Haut durch ß-Strahlen. Die ist möglich (allerdings praktisch nur am Linearbeschleuniger oder Betatron). Es geht um die alleinige Schädigung der obersten Hautschicht (=Epidermis). Gilderoy |
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| 14.04.2010, 20:39 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Bartman |
Bist du dir da ganz sicher? Wenn ja ok, dann vertraue ich deiner Fachkenntnis. Aber mir kommt das eben (selbst für die Haut) sehr viel vor.
Die Äquivalentdosis beschreibt die unterschiedliche Wichtung der Strahlungsarten, was hat das mit der Haut zu tun?
Genau davon rede ich. Es gibt Strahlung, die nicht in die Epidermis eindringt, es gibt Strahlung die diese durchdringt. Wieso sollte es also nicht denkbar sein, dass die Strahlung nur eindringt, wenn die Energie nicht ausreicht sie zu durchdringen? P32 ist für diese Fragestellung zu energiereich, richtig. (Dazu kommt es in der Natur tatsächlich nicht vor.) Es ging mir nur darum, dass es die Epidermis durchdringt. Nochmal: Die Energiedosis lässt sich nicht so einfach aus der Aktivität berechnen, da die absorbierte Energiemenge nichts mit der Aktivität zu tun hat. Sicherlich gibt es da Modelrechnungen, doch dazu kann ich nichts sagen ohne Unmengen an Papier zu wälzen.
Natürlich kann ich das. Habe jetzt auch nicht behauptet dass die Epidermis 2 cm dick sei. Ich glaube grundsätzlich reden wir etwas aneinander vorbei. Selbst wenn die Haut 10 Gy beta verträgt, bedeutet das ja nicht dass sie vorher nicht geschädigt wird. Schließlich ist sie ja zur Regeneration der Schädigungen fähig. Ok, der Arzt sagt, natürlich auftretende Radioaktivität ist für die Epidermis ungefährlich. Ich bin da etwas vorsichtiger und würde da buchstäblich die Finger von lassen. |
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| 14.04.2010, 22:10 | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||||||
| Gilderoy | Meine Ausführungen beziehen sich nur auf das nicht-stochastische Strahlenrisiko! Das sollte ich doch klar und eindeutig ausgedrückt haben. Bei 10Gy siehst Du absolut nichts an der Haut. Bei 50 Gy und nicht-fraktionierter Bestrahlung hast Du ein Loch. Der Haarverlust benötigt mehr als 10Gy und findet nicht an der Epidermis statt, sondern in der Subcutis, denke an die Ausgangsfrage. Gerade mal nachgeschaut: die Tabelle für mögliche Schäden beginnt in meinem Buch ("Grundlagen der Strahlentherapie") bei 20Gy in einzeitiger Strahlung. Äquivalentdosis ist egal, hast Du recht, ich hatte gerade an die "Körperdosis" gedacht. Aber Du brauchst wirklich nur die Einfalldosis zu berechnen. Ich habe übrigens einige Zeit gesucht und die erforderliche Größe, nämlich die Dosisleistungskonstante von C-14 oder P-32, nirgendwo gefunden. Außerdem gibt die nur die Strahlung pro Bq an; dann muß man ja noch Bq einigermaßen realistisch in Gramm umrechnen. Wie soll denn eine Strahlung nur in die Epidermis eindringen, aber nicht in die Subcutis (siehe Ausgangsfragestellung)? Mit Photonen geht das nie. Bei Elektronen ist der Dosisabfall steiler, so daß man das in gewisser Näherung erreichen könnte (wenn man beide Augen zudrückt). Aber realistische Szenarien kann ich mir nicht vorstellen (selbst das nicht in der Natur vorkommende P-32 hat ja eine "falsche" Dosis). Natürlich hat die absorbierte Energie mit der Aktivität einer Strahlenquelle zu tun. Oder glaubst Du nicht, daß eine doppelt so starke Quelle die doppelte Dosis erbringt? Schaue Dir doch nur die Formel der Dosisleistungskonstante an: die kennt nur Dosis (in Sv!), Abstand, Zeit und Aktivität (bei gegebenem Isotop). Mir ist bewusst, daß im Prinzip Einfallsdosis und absorbierte Dosis zwei verschiedene Dinge sind; hier spielt das aber keine Rolle. Wenn die Haut nicht die natürliche Strahlenmenge vertrüge, gäbe es keine Menschheit. Das stochastische Strahlenrisiko ist eine ganz andere Frage, die ich nicht aufwerfen möchte. Eigentlich interessiert mich aber, ob ich die Frage von Herststurm richtig verstanden habe. Gilderoy PS: So stand das da: Ich habe mal gelernt, beta-Strahlung dringt bis zu 2 cm tief in Gewebe ein. Das ist ein Daumenwert und ich kann dir auch keine Quelle angeben. Bin, wie gesagt, kein Mediziner, aber ich als Laie würde die Epidermis in etwa in diesem Bereich vermuten. Daraus habe ich voreilig geschlossen, daß für Dich die Epidermis zwei Zentimeter dick ist. |
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