Atombomben auf Hiroshima und Nagasaki: Bedeutung für den Strahlenschutz Im August 1945 wurden in der Endphase des Zweiten Weltkrieges zum ersten und einzigen Mal Atomwaffen in einem militärischen Konflikt eingesetzt . Die erste von zwei amerikanischen Atombomben wurde am 6. August über der japanischen Stadt Hiroshima abgeworfen. Der zweite Bombenangriff auf die Stadt Nagasaki erfolgte drei Tage später. Das heutige Wissen über die gesundheitlichen Risiken ionisierender Strahlung basiert zu einem wichtigen Teil auf den Beobachtungen an den Überlebenden der Atombombenabwürfe. Insbesondere auf den Ergebnissen der sogenannten Life Span Study, einer epidemiologischen Kohortenstudie an den Atombombenüberlebenden. Die Studienergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für den Strahlenschutz, insbesondere für die Festlegung von Grenzwerten. Auch in Zukunft sind wichtige Erkenntnisse aus dieser Studie zu erwarten. Historie Atombombenabwürfe: Auswirkungen Historie Friedensdenkmal in Hiroshima: Gedenkstätte für den ersten kriegerischen Einsatz einer Atombombe Während des Pazifikkriegs zwischen Japan und China beschloss die amerikanische Regierung, den Export von Erdöl und Stahl nach Japan einzuschränken, um die Kriegsausweitung nach Südostasien zu verhindern. Dieses wirtschaftliche Embargo führte am 7. Dezember 1941 zum japanischen Angriff auf Pearl Harbor und zur Ausweitung des Pazifikkrieges auf Amerika. Die USA begannen daraufhin im Jahr 1942 mit der Entwicklung und dem Bau der Atombombe ("Manhattan Project"), die im Juli 1945 in Los Alamos erfolgreich getestet wurde ("Trinity Test"). Nach fast vier Jahren andauernder Kriegsführung und der Ablehnung eines Kapitulationsultimatums seitens Japans bat die US-Militärführung um die Erlaubnis für den Einsatz der Atombombe. Obwohl viele an der Entwicklung beteiligte Wissenschaftler davon abrieten, wurde 1945 beschlossen, die Atombombe einzusetzen. Als Ziel für den Abwurf am 6. August wurde Hiroshima gewählt. Es war Sitz des Hauptquartiers der 2. Hauptarmee Japans und diente gleichzeitig zur Lagerung kriegswichtiger Güter. Zudem befand sich dort kein Kriegsgefangenenlager (mit US-Insassen). Als Ziel für den Abwurf der zweiten Atombombe am 9. August war ursprünglich die für die Rüstungsindustrie wichtige Stadt Kokura vorgesehen. Wegen schlechter Sicht wurde jedoch Nagasaki angeflogen, das Sitz des Rüstungskonzerns Mitsubishi war. Atombombenabwürfe: Auswirkungen Durch die Druck- und Hitzewellen (von mindestens 6.000 °C ) waren Sekunden nach den Abwürfen 80% der Innenstädte völlig zerstört. Die daraufhin aufsteigenden Atompilze bestanden aus aufgewirbeltem Staub und Asche, an die sich radioaktive Teilchen anhefteten. Diese Staubwolke ging ca. 20 Minuten später als radioaktiver Niederschlag (sogenannter Fall-out ) auf die Umgebung nieder. Die Opfer der Atombombenabwürfe kamen zum einen unmittelbar durch die Explosion ums Leben, zum anderen verstarben sie an den Akut- und Spätschäden der ionisierenden Strahlung. Eine eindeutige Unterscheidung der Todesursachen nach Verbrennungen, Verletzungen oder Strahlung war unmöglich, da auch die Druck- und Hitzewellen eine Rolle spielten. Da alle wichtigen Aufzeichnungen und Register in den Städten zerstört wurden, ist die genaue Anzahl der durch die Explosion Getöteten bis heute unklar. Nach Schätzungen starben in Hiroshima bis zu 80.000 und in Nagasaki bis zu 40.000 Menschen direkt, ebenso viele wurden verletzt. Abschätzung der Einwohnerzahl sowie der akuten Todesfälle in beiden Städten zum Zeitpunkt des Abwurfes bis 4 Monate danach Stadt Geschätzte Einwohnerzahl zum Zeitpunkt der Abwürfe Geschätzte Anzahl akuter Todesfälle Hiroshima 340.000 bis 350.000 90.000 bis 166.000 Nagasaki 250.000 bis 270.000 60.000 bis 80.000 Quelle: www.rerf.jp Die Anzahl der Überlebenden, die ionisierender Strahlung ausgesetzt waren, wurde in einem Zensus der japanischen Regierung auf etwa 280.000 Personen geschätzt. Als Maß für die Strahlenbelastung der Überlebenden verwendet die Radiation Effects Research Foundation (RERF) die mittlere, gewichtete Strahlendosis des Darms (Gewichtung: Gamma- Dosis des Darms + 10*Neutronen- Dosis des Darms). Diese hängt vom Aufenthaltsort zum Zeitpunkt der Explosion ab und steigt mit der Nähe zum Zentrum der Explosion (dem sogenannten Hypozentrum) stark an. Schätzung der mittleren gewichteten Strahlendosis der Überlebenden in Abhängigkeit von der Distanz zum Hypozentrum in beiden Städten Gewichtete Strahlendosis des Darms in Gray ( Gy ) Distanz Hypozentrum Hiroshima Distanz Hypozentrum Nagasaki 0,005 Gy 2.500 m 2.700 m 0,05 Gy 1.900 m 2.050 m 0,1 Gy 1.700 m 1.850 m 0,5 Gy 1.250 m 1.450 m 1 Gy 1.100 m 1.250 m Quelle: www.rerf.jp Epidemiologische Studien Um die Effekte von ionisierender Strahlung auf den Menschen zu erforschen, wurde 1950 eine Kohortenstudie ( Life Span Study ) begonnen, in die ca. 120.000 Überlebende einbezogen wurden. Zudem wurden mit Teilen dieser Kohorte folgende kleinere Kohortenstudien durchgeführt: eine Studie mit 20.000 Teilnehmenden, die regelmäßig körperlichen Untersuchungen unterzogen werden ( The Adult Health Survey ) eine Studie mit 77.000 Nachkommen von Überlebenden (F1-Studie) eine Studie mit 3.600 Teilnehmenden, die der ionisierenden Strahlung vor ihrer Geburt (in utero) ausgesetzt waren (In-utero study ) sowie eine Studie, in der anhand von 1.703 vorhandenen Blutproben von Überlebenden genetische Veränderungen erforscht werden. Die Life Span Study hat wegen ihrer großen Studienpopulation, einer relativ präzisen individuellen Dosisabschätzung, einem langen Beobachtungszeitraum und der Beobachtung zahlreicher Krankheiten eine große Bedeutung für die Erforschung der gesundheitlichen Auswirkungen ionisierender Strahlung . Im Jahr 2009 waren insgesamt ca. 38 % der Studienpopulation noch am Leben (Altersdurchschnitt 78 Jahre). Von denen, die zum Zeitpunkt der Abwürfe unter 10 Jahre alt waren, lebten im Jahr 2009 noch ca. 83 % . 2 Akute Strahlenschäden ( deterministische Strahlenwirkungen) Unmittelbar nach den Atombombenabwürfen erlitten die Betroffenen akute Strahlenschäden, sogenannte deterministische Strahlenwirkungen . Dabei handelt es sich um Gewebereaktionen, die durch das massive Absterben von Zellen verursacht werden und erst oberhalb einer Schwellendosis auftreten. Zu den deterministischen Strahlenwirkungen gehören beispielsweise die akute Strahlenkrankheit und Fehlbildungen nach Bestrahlung in-utero. Spätschäden (stochastische Strahlenwirkungen) Jahre bis Jahrzehnte nach den Atombombenabwürfen traten bei den Überlebenden Spätschäden, sogenannte stochastische Strahlenwirkungen (wie z.B. Krebs, Leukämien und genetische Wirkungen ), auf. Diese können auch von Strahlendosen verursacht werden, die unterhalb der Schwelle für deterministische Strahlenwirkungen liegen. Stochastisch bedeutet, dass diese Wirkungen nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit auftreten. Sie resultieren aus DNA -Mutationen (Schädigungen der Erbsubstanz der Zellen), die Krebs oder Leukämien auslösen können und die erst nach Jahren als klinisches Krankheitsbild in Erscheinung treten. Mutationen in den Ei- und Samenzellen (Keimzellen) können in den nachfolgenden Generationen Fehlbildungen oder Erbkrankheiten zur Folge haben. In den epidemiologischen Studien werden diese stochastischen Strahlenwirkungen untersucht. Bedeutung für den Strahlenschutz Die Daten aus verschiedenen epidemiologischen Studien werden von nationalen und internationalen wissenschaftlichen Gremien, wie der japanisch-amerikanischen Radiation Effects Research Foundation (RERF), ausgewertet und spielen eine wichtige Rolle für die Bewertung des Strahlenrisikos, z. B. durch das wissenschaftliche Komitee über die Effekte der atomaren Strahlung der Vereinten Nationen ( UNSCEAR ) und auch durch die deutsche Strahlenschutzkommission ( SSK ). Die Ergebnisse der Life Span Study , der größten Studie an Atombombenüberlebenden, bilden eine wichtige Grundlage für die Abschätzung strahlenbedingter Risiken und die Ableitung von Grenzwerten für Strahlenbelastungen und Strahlenschutzregelungen. Da die Atombombenüberlebenden jedoch einer hohen akuten Strahlenexposition ausgesetzt waren, ist die Abschätzung der Risiken durch niedrige oder chronische Strahlenexpositionen (wie sie heute eher relevant sind) aufgrund dieser Daten schwierig und wird bis heute kontrovers diskutiert. Die Aussagekraft der Life Span Study steigt mit zunehmender Beobachtungsdauer und es ist mit einer noch genaueren Beschreibung der Dosis-Wirkungs-Beziehung zu rechnen ( z. B. hinsichtlich Alters- und Geschlechtsunterschieden bei der Wirkung ionisierender Strahlung ). Literatur 1 Hsu, W. L., D. L. Preston, M. Soda, H. Sugiyama, S. Funamoto, K. Kodama, A. Kimura, N. Kamada, H. Dohy, M. Tomonaga, M. Iwanaga, Y. Miyazaki, H. M. Cullings, A. Suyama, K. Ozasa, R. E. Shore and K. Mabuchi (2013). The incidence of leukemia, lymphoma and multiple myeloma among atomic bomb survivors : 1950-2001 . Radiat Res 179(3): 361-382. 2 Grant, E. J., A. Brenner, H. Sugiyama, R. Sakata, A. Sadakane, M. Utada, E. K. Cahoon, C. M. Milder, M. Soda, H. M. Cullings, D. L. Preston, K. Mabuchid and K. Ozasa (2017). Solid Cancer Incidence among the Life Span Study of Atomic Bomb Survivors: 1958–2009. Radiat Res 187(5): 513-537. 3 Preston, D. L., E. Ron, S. Tokuoka, S. Funamoto, N. Nishi, M. Soda, K. Mabuchi and K. Kodama (2007). Solid cancer incidence in atomic bomb survivors: 1958-1998 . Radiat Res 168(1): 1-64. 4 Ozasa, K., Y. Shimizu, A. Suyama, F. Kasagi, M. Soda, E. J. Grant, R. Sakata, H. Sugiyama and K. Kodama (2012). 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Osteoporose ist eine systemische Skeletterkrankung, welche in erster Linie durch eine niedrige Knochenmasse und eine mikroarchitektonische Verschlechterung des Knochengewebes charakterisiert ist. Als Risikofaktoren der primären Osteoporose gelten unter anderem ein fortgeschrittenes Lebensalter, weibliches Geschlecht, frühe Menopause der Frau, positive Familienanamnese, niedriges Körpergewicht, geringe körperliche Aktivität und Kalzium- und Vitamin-D-Mangel. Eine geringe Knochendichte allein verursacht keine klinischen Beschwerden – diese treten erst durch Knochenbrüche (Frakturen) auf, typischerweise in Form von Hüft-, Wirbelkörper- und/oder Ober-/Unterarmfrakturen. Vor dem Auftreten von Frakturen kann die Osteoporose mittels Knochendichtemessung mit Dual-Röntgen-Absorptiometrie (DXA) erkannt werden.
Für das Screening mit einer einmaligen DXA zeigt sich auf Grundlage schwacher Evidenz für Frauen im Alter von 65-90 Jahre mit mindestens einem Risikofaktor oder einem hohen 10-Jahres-Risiko mittels FRAX® und einer Nachbeobachtungsdauer von drei bis fünf Jahren eine Reduktion des Risikos für Hüftfrakturen.
Eine DXA-Messung geht mit einer sehr geringen Strahlenexposition einher (effektive Dosis < 0,01 mSv). Das damit verbundene Strahlenrisiko ist vernachlässigbar.
Insgesamt kann von einem ausreichend hohen Nutzen-Risiko-Verhältnis ausgegangen werden. Die Durchführung der DXA zur Früherkennung einer Osteoporose bei Frauen ab 65 Jahren, die ein 10-Jahres-Risiko mittels FRAX® für schwere osteoporotische Frakturen von ≥ 15 % aufweisen, ist aus Perspektive des Strahlenschutzes gerechtfertigt. Da der FRAX® das Frakturrisiko über einen Zeithorizont von 10 Jahren abbildet, sollte bei unveränderten Risikofaktoren eine erneute Durchführung der Früherkennungs¬unter¬suchung frühestens nach Ablauf dieses Zeitraums in Betracht gezogen werden.
Röntgendiagnostik: Häufigkeit und Strahlenexposition für die deutsche Bevölkerung Das BfS schätzt, wie viele Röntgenuntersuchungen in Deutschland durchgeführt werden und wie hoch die daraus resultierende Strahlenexposition für die Bevölkerung ist. Diese Daten werden für jedes Kalenderjahr erhoben und mindestens alle zwei Jahre ausgewertet und bewertet. Für das Jahr 2023 wurde für Deutschland eine Gesamtzahl von etwa 125 Millionen Röntgenanwendungen abgeschätzt, gut 40 Prozent davon allein im zahnmedizinischen Bereich. Jede Röntgenuntersuchung ist mit einem gewissen – wenn auch geringen – Strahlenrisiko verbunden. Daher wird regelmäßig abgeschätzt, wie viele Untersuchungen durchgeführt werden und wie hoch die daraus resultierende Strahlenexposition für die deutsche Bevölkerung ist. Diese Daten werden für jedes Kalenderjahr erhoben, ausgewertet und bewertet, um auch zeitliche Trends erkennen zu können. Die Auswertungen erfolgen mindestens alle zwei Jahre. Wie wird die Häufigkeit von Röntgenuntersuchungen abgeschätzt? Ärztliche Leistungen werden über spezielle Gebührenziffern abgerechnet, die die ärztlichen Maßnahmen und damit auch die hier interessierenden radiologischen Maßnahmen beschreiben. Da ca. 98 % der deutschen Bevölkerung gesetzlich oder privat krankenversichert sind, kann die Häufigkeit röntgendiagnostischer Untersuchungen gut mithilfe dieser Gebührenziffern abgeschätzt werden. Diese werden dem BfS für den ambulanten Bereich regelmäßig von der kassenärztlichen beziehungsweise kassenzahnärztlichen Bundesvereinigung sowie dem Verband der privaten Krankenversicherung zur Verfügung gestellt. Für den stationären Bereich stehen dem BfS zu zahlreichen Röntgenuntersuchungen, insbesondere zu dosisintensiveren Verfahren wie der Computertomographie ( CT ), verlässliche Daten des Statistischen Bundesamtes zur Verfügung. Darüber hinaus gehen hier die Ergebnisse eines Ressortforschungsvorhabens ein. Wie wird die Strahlenexposition durch Röntgendiagnostik abgeschätzt? Für die Abschätzung der kollektiven effektiven Dosis (Kollektivdosis) werden für die verschiedenen Untersuchungsarten jeweils die Produkte von Untersuchungshäufigkeit und einem repräsentativen Schätzwert für die mittlere effektive Dosis dieser Untersuchungsart ermittelt und über alle Untersuchungsarten aufsummiert. Mithilfe jährlicher Bevölkerungszahlen wird die mittlere effektive Dosis pro Einwohner und Jahr berechnet. Abbildung 1: Häufigkeit von Röntgenuntersuchungen in Deutschland Ergebnisse der aktuellen Auswertung Häufigkeit Für das Jahr 2023 wurde für Deutschland eine Gesamtzahl von etwa 125 Millionen Röntgenanwendungen abgeschätzt (ohne zahnmedizinischen Bereich etwa 80 Mio. ). Die Anzahl von Röntgenuntersuchungen in Deutschland lag zwischen 2016 und 2023 im Mittel bei ca. 1,5 pro Einwohner und Jahr (siehe Abbildung 1). Etwa 80 % aller Röntgenmaßnahmen werden im ambulanten Bereich durchgeführt und hiervon ca. 90 % bei Kassenpatienten, wobei es sich im ambulanten Bereich vorwiegend um konventionelle Röntgenaufnahmen handelt. Die Gesamthäufigkeit von Röntgenanwendungen verlief zwischen 2016 und 2023 leicht abnehmend. Auffallend ist ein durch die COVID-19-Pandemie bedingter Rückgang der Häufigkeit in 2020 mit anschließendem Wiederanstieg in 2021. Konventionelle Röntgenaufnahmen Abbildung 2: Prozentualer Anteil der verschiedenen Untersuchungsarten an der Gesamthäufigkeit (links) und an der kollektiven effektiven Dosis (rechts) für das Jahr 2023 Etwa 40 % aller Röntgenuntersuchungen im Jahr 2023 wurden in der Zahnmedizin (inklusive Kieferorthopädie) durchgeführt (siehe Abbildung 2). Neben den zahnmedizinischen Untersuchungen entfiel der größte Teil aller Röntgenuntersuchungen auf das Skelett (das heißt Schädel, Schultergürtel, Wirbelsäule, Beckengürtel, Extremitäten) und auf den Brustkorb (Thorax). Die Anzahl der meisten konventionellen Röntgenuntersuchungen, z.B. von Schädel, Thorax und Wirbelsäule, hat in den letzten 15 Jahren deutlich abgenommen. Die Häufigkeit von Mammographien nahm infolge der Einführung des Deutschen Mammographie-Screening-Programms zwischen 2007 und 2009 um 35 % zu und ist – nach anschließender geringfügiger Abnahme – ab 2011 weitgehend konstant (Ausnahme: Pandemie-bedingter Rückgang in 2020). Computertomographie ( CT ) Die Häufigkeit von CT -Untersuchungen hat zwischen 2016 und 2023 um ca. 25 % zugenommen (siehe Abbildung 1). Etwa die Hälfte aller CT -Untersuchungen werden bei stationären Patienten und Patientinnen durchgeführt. Eine Zunahme der Untersuchungshäufigkeit ist übrigens auch bei der Magnetresonanztomographie ( MRT ) , also einem Schnittbildverfahren, das keine ionisierende Strahlung verwendet, zu verzeichnen. Dosis Abbildung 3: Mittlere effektive Dosis (in mSv) pro Einwohner und Jahr durch Röntgenuntersuchungen in Deutschland Die mittlere effektive Dosis infolge von Röntgenanwendungen in Deutschland pro Einwohner beläuft sich für das Jahr 2023 auf 1,5 Millisievert ( mSv ) (siehe Abbildung 3). Die mittlere effektive Dosis durch CT -Untersuchungen pro Einwohner und Jahr hat im betrachteten Zeitraum zugenommen, wobei dieser Anstieg wegen der über die Jahre abnehmenden Dosis pro CT -Untersuchung moderater ausfällt als die zugehörige Zunahme der CT -Häufigkeit. Bei den restlichen Untersuchungsverfahren nimmt die jährliche Pro-Kopf- Dosis über den Zeitraum 2016 bis 2023 dagegen ab (siehe Abbildung 3). Im kassenärztlichen ambulanten Bereich hat sich die Pro-Kopf- Dosis durch konventionelle Röntgenuntersuchungen in den letzten 15 Jahren nahezu halbiert. Erwartungsgemäß ist der relative Anteil konventioneller Röntgenuntersuchungen an der kollektiven effektiven Dosis eher gering. Beispielsweise beträgt dieser für Untersuchungen des Skelettsystems nur etwa 5 % , obgleich der Anteil an der Häufigkeit bei ca. einem Viertel liegt. CT -Untersuchungen sowie die ebenfalls dosisintensiven Angiographien und interventionellen Maßnahmen der Blutgefäße tragen zwar lediglich ca. 15 % zur Gesamthäufigkeit bei, ihr Anteil an der kollektiven effektiven Dosis betrug im Jahr 2023 jedoch beinahe 90 % (siehe Abbildung 2). Stand: 02.12.2025