Strahlenkrankheit

Akutes Strahlungssyndrom ⓘ
Andere Bezeichnungen	Strahlenvergiftung, Strahlenkrankheit, Strahlentoxizität
Strahlung verursacht Zellabbau durch Autophagie.
Fachgebiet	Medizinische Intensivpflege
Symptome	Früh: Übelkeit, Erbrechen, Appetitlosigkeit Später: Infektionen, Blutungen, Dehydrierung, Verwirrung
Komplikationen	Krebs
Gewöhnlicher Ausbruch	Innerhalb weniger Tage
Arten	Knochenmarkssyndrom, gastrointestinales Syndrom, neurovaskuläres Syndrom
Ursachen	Große Mengen ionisierender Strahlung über einen kurzen Zeitraum
Diagnostische Methode	Auf der Grundlage der Expositionsgeschichte und der Symptome
Behandlung	Unterstützende Behandlung (Bluttransfusionen, Antibiotika, koloniestimulierende Faktoren, Stammzellentransplantation)
Vorhersage	Hängt von der Expositionsdosis ab
Häufigkeit	Selten

Das akute Strahlensyndrom (ARS), auch bekannt als Strahlenkrankheit oder Strahlenvergiftung, ist eine Reihe von gesundheitlichen Auswirkungen, die durch die Exposition gegenüber hohen Mengen ionisierender Strahlung in einem kurzen Zeitraum verursacht werden. Die Symptome können innerhalb einer Stunde nach der Exposition auftreten und mehrere Monate andauern. Die ersten Symptome sind in der Regel Übelkeit, Erbrechen und Appetitlosigkeit. In den darauf folgenden Stunden oder Wochen können sich diese anfänglichen Symptome bessern, bevor weitere Symptome auftreten, die entweder zur Genesung oder zum Tod führen. ⓘ

Bei ARS handelt es sich um eine Gesamtdosis von mehr als 0,7 Gy (70 rad), die im Allgemeinen von einer Quelle außerhalb des Körpers ausgeht und innerhalb weniger Minuten abgegeben wird. Solche Strahlungsquellen können zufällig oder absichtlich auftreten. Dabei kann es sich um Kernreaktoren, Zyklotrone, bestimmte in der Krebstherapie verwendete Geräte, Kernwaffen oder radiologische Waffen handeln. Im Allgemeinen werden drei Arten unterschieden: das Knochenmarkssyndrom, das gastrointestinale Syndrom und das neurovaskuläre Syndrom, wobei das Knochenmarkssyndrom bei Dosen von 0,7 bis 10 Gy und das neurovaskuläre Syndrom bei Dosen von über 50 Gy auftritt. Am stärksten betroffen sind im Allgemeinen Zellen, die sich schnell teilen. Bei hohen Dosen führt dies zu DNA-Schäden, die irreparabel sein können. Die Diagnose basiert auf der Anamnese der Exposition und den Symptomen. Wiederholte vollständige Blutbilder (CBC) können den Schweregrad der Exposition anzeigen. ⓘ

Die Behandlung von ARS besteht im Allgemeinen in unterstützender Pflege. Dazu können Bluttransfusionen, Antibiotika, koloniestimulierende Faktoren oder eine Stammzellentransplantation gehören. Auf der Haut oder im Magen verbliebenes radioaktives Material sollte entfernt werden. Wenn Radiojod eingeatmet oder eingenommen wurde, wird Kaliumjodid empfohlen. Komplikationen wie Leukämie und andere Krebsarten werden bei den Überlebenden wie üblich behandelt. Die kurzfristigen Folgen hängen von der Dosis ab. ⓘ

ARS ist im Allgemeinen selten. Ein einzelnes Ereignis kann jedoch eine relativ große Anzahl von Menschen betreffen. Bemerkenswerte Fälle traten nach den Atombombenabwürfen auf Hiroshima und Nagasaki sowie nach der Katastrophe im Kernkraftwerk Tschernobyl auf. Das ARS unterscheidet sich vom chronischen Strahlensyndrom, das nach längerer Exposition gegenüber relativ niedrigen Strahlungsdosen auftritt. ⓘ

Klassifikation nach ICD-10 ⓘ
T66	Strahlenkrankheit
ICD-10 online (WHO-Version 2019)

Durch massive Röntgenstrahlung hervorgerufene Verbrennungen an einer Hand. ⓘ

Die Strahlenkrankheit tritt nach akuter, das heißt kurzzeitiger Bestrahlung des menschlichen Organismus durch ionisierende Strahlung wie beispielsweise Röntgen- oder Gammastrahlung auf, zum Beispiel nach Strahlungsunfällen oder Kernwaffenexplosionen.

Infolge der Strahlen der Hiroshimabombe entstandene Nekrose ⓘ

Anzeichen und Symptome

Strahlenkrankheit ⓘ

Klassischerweise wird das ARS in drei Hauptformen unterteilt: hämatopoetisch, gastrointestinal und neurovaskulär. Diesen Syndromen kann ein Prodromalstadium vorausgehen. Die Geschwindigkeit des Auftretens der Symptome hängt von der Strahlenbelastung ab, wobei höhere Dosen zu einer kürzeren Verzögerung des Auftretens von Symptomen führen. Diese Symptome setzen eine Ganzkörperexposition voraus, und viele von ihnen sind Marker, die ungültig sind, wenn nicht der gesamte Körper exponiert wurde. Jedes Syndrom setzt voraus, dass das Gewebe, das das Syndrom zeigt, selbst exponiert ist (z. B. wird das gastrointestinale Syndrom nicht gesehen, wenn Magen und Darm nicht der Strahlung ausgesetzt sind). Einige betroffene Bereiche sind:

1. Hämatopoetisches Syndrom. Dieses Syndrom ist durch einen Rückgang der Anzahl der Blutzellen gekennzeichnet, die so genannte aplastische Anämie. Dies kann zu Infektionen aufgrund einer geringen Anzahl weißer Blutkörperchen, zu Blutungen aufgrund eines Mangels an Blutplättchen und zu Anämie aufgrund einer zu geringen Anzahl roter Blutkörperchen im Kreislauf führen. Diese Veränderungen können durch Bluttests nach einer akuten Ganzkörperdosis von nur 0,25 Gray (25 Rad) festgestellt werden, obwohl sie bei einer Dosis von weniger als 1 Gray (100 Rad) für den Patienten möglicherweise nicht spürbar sind. Herkömmliche Traumata und Verbrennungen infolge einer Bombenexplosion werden durch die schlechte Wundheilung aufgrund des hämatopoetischen Syndroms erschwert, was die Sterblichkeit erhöht.
2. Gastrointestinales Syndrom. Dieses Syndrom tritt häufig nach absorbierten Dosen von 6-30 Gray (600-3.000 Rad) auf. Zu den Anzeichen und Symptomen dieser Form von Strahlenschäden gehören Übelkeit, Erbrechen, Appetitlosigkeit und Bauchschmerzen. Erbrechen in diesem Zeitraum ist ein Anzeichen für Ganzkörperexpositionen, die ab 4 Gray (400 Rad) tödlich sind. Ohne eine exotische Behandlung, wie z. B. eine Knochenmarktransplantation, ist der Tod bei dieser Dosis häufig, was im Allgemeinen eher auf eine Infektion als auf eine gastrointestinale Funktionsstörung zurückzuführen ist.
3. Neurovaskulär. Dieses Syndrom tritt typischerweise bei absorbierten Dosen von mehr als 30 Gray (3.000 Rad) auf, kann aber auch bei Dosen von nur 10 Gray (1.000 Rad) auftreten. Es äußert sich in neurologischen Symptomen wie Schwindel, Kopfschmerzen oder Bewusstseinsstörungen, die innerhalb von Minuten bis zu einigen Stunden auftreten, ohne dass Erbrechen auftritt, und endet fast immer tödlich, selbst bei aggressiver Intensivbehandlung. ⓘ

Zu den Frühsymptomen von ARS gehören in der Regel Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen, Müdigkeit, Fieber und eine kurzzeitige Hautrötung. Diese Symptome können bereits bei einer Strahlendosis von 0,35 Gray (35 rad) auftreten. Diese Symptome treten bei vielen Krankheiten auf und sind für sich genommen kein Hinweis auf eine akute Strahlenkrankheit. ⓘ

Auswirkungen der Dosis

Phase	Symptom	Ganzkörper-Energiedosis (Gy) ⓘ
		1-2 Gy	2-6 Gy	6-8 Gy	8-30 Gy	> 30 Gy
Unmittelbar	Übelkeit und Erbrechen	5–50%	50–100%	75–100%	90–100%	100%
	Zeitpunkt des Auftretens	2-6 h	1-2 h	10-60 min	< 10 Minuten	Minuten
	Dauer	< 24 h	24-48 h	< 48 h	< 48 h	- (Patienten sterben in < 48 h)
	Diarrhöe	Keine	Keine bis leicht (< 10%)	Schwer (> 10%)	Schwer (> 95%)	Schwer (100%)
	Zeitpunkt des Auftretens	—	3-8 h	1-3 h	< 1 h	< 1 h
	Kopfschmerzen	Geringfügig	Leicht bis mäßig (50%)	Mäßig (80%)	Schwere (80-90%)	Schwere (100%)
	Zeitpunkt des Auftretens	—	4-24 h	3-4 h	1-2 h	< 1 h
	Fieber	Keine	Mäßiger Anstieg (10-100%)	Mäßig bis schwer (100%)	Schwere (100%)	Schwere (100%)
	Zeitpunkt des Auftretens	—	1-3 h	< 1 h	< 1 h	< 1 h
	ZNS-Funktion	Keine Beeinträchtigung	Kognitive Beeinträchtigung 6-20 h	Kognitive Beeinträchtigung > 24 h	Schnelle Entmündigung	Krampfanfälle, Tremor, Ataxie, Lethargie
Latenzzeit		28-31 Tage	7-28 Tage	< 7 Tage	Keine	Keine
Krankheitsbild		Leichte bis mäßige Leukopenie Müdigkeit Schwäche	Mäßige bis schwere Leukopenie Purpura Blutungen Infektionen Alopezie nach 3 Gy	Schwere Leukopenie Hohes Fieber Diarrhöe Erbrechen Schwindel und Desorientiertheit Blutdruckabfall Elektrolytstörung	Übelkeit Erbrechen Schwere Diarrhöe Hohes Fieber Elektrolytstörung Schock	- (Patienten sterben in < 48h)
Sterblichkeit	Ohne Behandlung	0–5%	5–95%	95–100%	100%	100%
	Mit Behandlung	0–5%	5–50%	50–100%	99–100%	100%
	Tod	6-8 Wochen	4-6 Wochen	2-4 Wochen	2 Tage - 2 Wochen	1-2 Tage
Tabelle Quelle

Eine Person, die sich weniger als 1 Meile (1,6 km) vom Hypozentrum der Atombombe Little Boy in Hiroshima, Japan, entfernt aufhielt, nahm etwa 9,46 Gray (Gy) ionisierender Strahlung auf. ⓘ

Die Dosen an den Hypozentren der Atombombenabwürfe in Hiroshima und Nagasaki betrugen 240 bzw. 290 Gy. ⓘ

Hautveränderungen

Die Hand von Harry K. Daghlian, 9 Tage nachdem er bei einem Unfall mit dem später so genannten Dämonenkern eine sofortige kritische Spaltreaktion manuell gestoppt hatte. Er erhielt eine Dosis von 5,1 Sv bzw. 3,1 Gy. Er starb 16 Tage nach der Aufnahme dieses Fotos. ⓘ

Das kutane Strahlensyndrom (CRS) bezieht sich auf die Hautsymptome der Strahlenbelastung. Innerhalb weniger Stunden nach der Bestrahlung kann eine vorübergehende und unbeständige Rötung (verbunden mit Juckreiz) auftreten. Dann kann eine latente Phase eintreten, die einige Tage bis zu mehreren Wochen andauern kann, in der eine starke Rötung, Blasenbildung und Geschwürbildung an der bestrahlten Stelle zu beobachten ist. In den meisten Fällen erfolgt die Heilung auf regenerativem Wege; sehr hohe Hautdosen können jedoch zu dauerhaftem Haarausfall, geschädigten Talg- und Schweißdrüsen, Atrophie, Fibrose (meist Keloide), verminderter oder verstärkter Hautpigmentierung und Geschwüren oder Nekrosen des bestrahlten Gewebes führen. Wenn die Haut mit hochenergetischen Betateilchen bestrahlt wird, wie dies in Tschernobyl der Fall war, können eine feuchte Abschuppung (Abschälen der Haut) und ähnliche frühe Effekte abheilen, um dann nach zwei Monaten zum Zusammenbruch des dermalen Gefäßsystems zu führen, was zum Verlust der gesamten Dicke der exponierten Haut führt. Ein weiteres Beispiel für Hautverlust durch hohe Strahlenbelastung ist der Atomunfall von Tokaimura 1999, bei dem der Techniker Hisashi Ouchi aufgrund der hohen Strahlenbelastung, die er während der Bestrahlung aufgenommen hatte, einen Großteil seiner Haut verlor. Dieser Effekt wurde zuvor mit Schweinehaut unter Verwendung hochenergetischer Betastrahler am Churchill Hospital Research Institute in Oxford nachgewiesen. ⓘ

Ursache

Sowohl Dosis als auch Dosisleistung tragen zum Schweregrad des akuten Strahlensyndroms bei. Die Auswirkungen der Dosisfraktionierung oder der Ruhezeiten vor einer wiederholten Exposition verschieben die LD50-Dosis ebenfalls nach oben. ⓘ

Vergleich der Strahlungsdosen - umfasst die Menge, die auf der Reise von der Erde zum Mars durch das RAD auf dem MSL (2011-2013) festgestellt wurde. ⓘ

ARS wird durch die Exposition gegenüber einer hohen Dosis ionisierender Strahlung (> ~0,1 Gy) über einen kurzen Zeitraum (> ~0,1 Gy/h) verursacht. Alpha- und Betastrahlung haben eine geringe Durchschlagskraft und können lebenswichtige innere Organe von außerhalb des Körpers nicht beeinträchtigen. Jede Art von ionisierender Strahlung kann Verbrennungen verursachen, Alpha- und Betastrahlung jedoch nur, wenn radioaktive Kontamination oder nuklearer Niederschlag auf die Haut oder die Kleidung einer Person gelangt. Gammastrahlung und Neutronenstrahlung können viel größere Entfernungen zurücklegen und den Körper leicht durchdringen, so dass eine Ganzkörperbestrahlung im Allgemeinen ARS verursacht, bevor die Auswirkungen auf die Haut sichtbar werden. Lokale Gammastrahlung kann Auswirkungen auf die Haut haben, ohne dass eine Krankheit auftritt. Jahrhunderts kalibrierten Röntgenassistenten ihre Geräte, indem sie ihre eigenen Hände bestrahlten und die Zeit bis zum Auftreten eines Erythems maßen. ⓘ

Unbeabsichtigte

Eine unfallbedingte Exposition kann das Ergebnis eines Kritikalitäts- oder Strahlentherapieunfalls sein. Es gab zahlreiche Kritikalitätsunfälle, die auf Atomtests während des Zweiten Weltkriegs zurückgehen, während computergesteuerte Strahlentherapiegeräte wie Therac-25 eine wichtige Rolle bei Strahlentherapieunfällen spielten. Letztere werden durch das Versagen der Gerätesoftware zur Überwachung der abgegebenen Strahlendosis verursacht. Menschliches Versagen spielte eine große Rolle bei unbeabsichtigten Strahlenexpositionen, einschließlich einiger Kritikalitätsunfälle und größerer Ereignisse wie der Katastrophe von Tschernobyl. Andere Ereignisse haben mit verwaisten Strahlenquellen zu tun, bei denen radioaktives Material unwissentlich aufbewahrt, verkauft oder gestohlen wird. Ein Beispiel dafür ist der Unfall in Goiânia, bei dem eine vergessene radioaktive Quelle aus einem Krankenhaus entwendet wurde, was zum Tod von vier Menschen durch ARS führte. Auch Diebstahl und versuchter Diebstahl von radioaktivem Material durch ahnungslose Diebe hat in mindestens einem Fall zu einer tödlichen Exposition geführt. ⓘ

Eine Exposition kann auch durch routinemäßige Raumflüge und Sonneneruptionen erfolgen, die in Form von Sonnenstürmen Strahlungseffekte auf der Erde verursachen. Während des Raumflugs sind Astronauten sowohl der galaktischen kosmischen Strahlung (GCR) als auch der Strahlung solarer Teilchenereignisse (SPE) ausgesetzt. Die Exposition erfolgt insbesondere bei Flügen über die niedrige Erdumlaufbahn (LEO) hinaus. Es gibt Hinweise auf frühere SPE-Strahlungswerte, die für ungeschützte Astronauten tödlich gewesen wären. Die GCR-Werte, die zu einer akuten Strahlenvergiftung führen können, sind weniger gut bekannt. Die letztgenannte Ursache ist seltener, wobei ein Ereignis möglicherweise während des Sonnensturms von 1859 eintrat. ⓘ

Beabsichtigt

Die absichtliche Exposition ist umstritten, da sie den Einsatz von Atomwaffen oder Menschenversuche beinhaltet oder einem Opfer in einem Mordakt verabreicht wird. Die absichtlichen Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki hatten Zehntausende von Opfern zur Folge; die Überlebenden dieser Bombardierungen sind heute als Hibakusha bekannt. Kernwaffen emittieren große Mengen an Wärmestrahlung in Form von sichtbarem, infrarotem und ultraviolettem Licht, für das die Atmosphäre weitgehend transparent ist. Dieses Ereignis ist auch als "Flash" bekannt, bei dem Strahlungshitze und Licht auf die exponierte Haut eines Opfers einwirken und Strahlungsverbrennungen verursachen. Der Tod ist sehr wahrscheinlich, und eine Strahlenvergiftung ist fast sicher, wenn man sich in einem Radius von 0-3 km um eine 1-Megatonnen-Luftexplosion auf freiem Feld befindet, ohne dass Gelände oder Gebäude die Auswirkungen abdecken. Die 50-prozentige Chance, durch die Explosion zu sterben, reicht bis zu einer Entfernung von ~8 km von einer atmosphärischen 1-Megatonnen-Explosion. ⓘ

Wissenschaftliche Versuche am Menschen ohne Zustimmung sind in den Vereinigten Staaten seit 1997 verboten. Es ist nun vorgeschrieben, dass die Patienten ihre Einwilligung in Kenntnis der Sachlage geben müssen und dass sie benachrichtigt werden müssen, wenn die Versuche als geheim eingestuft wurden. Im Rahmen des sowjetischen Atomprogramms wurden weltweit Menschenversuche in großem Umfang durchgeführt, die von der russischen Regierung und der Agentur Rosatom noch immer geheim gehalten werden. Von den Menschenversuchen, die unter die ARS fallen, sind diejenigen ausgenommen, die eine Langzeitexposition beinhalten. Bei den kriminellen Handlungen handelt es sich um Mord und Mordversuche, die durch plötzlichen Kontakt des Opfers mit einer radioaktiven Substanz wie Polonium oder Plutonium ausgeführt wurden. ⓘ

Pathophysiologie

Der am häufigsten verwendete Prädiktor für ARS ist die Ganzkörper-Energiedosis. Mehrere damit zusammenhängende Größen wie die Äquivalentdosis, die effektive Dosis und die Folgedosis werden verwendet, um langfristige stochastische biologische Wirkungen wie die Krebsinzidenz abzuschätzen, sie sind jedoch nicht für die Bewertung von ARS geeignet. Um Verwechslungen zwischen diesen Größen zu vermeiden, wird die absorbierte Dosis in Gray (in SI, Einheitssymbol Gy) oder Rad (in CGS) gemessen, während die anderen in Sievert (in SI, Einheitssymbol Sv) oder rems (in CGS) gemessen werden. 1 rad = 0,01 Gy und 1 rem = 0,01 Sv. ⓘ

Bei den meisten akuten Expositionsszenarien, die zur Strahlenkrankheit führen, handelt es sich beim Großteil der Strahlung um externe Ganzkörper-Gammastrahlung; in diesem Fall sind die absorbierte, die äquivalente und die effektive Dosis gleich. In diesem Fall sind die absorbierten, äquivalenten und effektiven Dosen alle gleich. Es gibt Ausnahmen, wie die Therac-25-Unfälle und der Kritikalitätsunfall von Cecil Kelley im Jahr 1958, bei denen die absorbierten Dosen in Gy oder rad die einzigen nützlichen Größen sind, da die Exposition des Körpers gezielt erfolgt. ⓘ

Strahlentherapeutische Behandlungen werden in der Regel in Bezug auf die lokale Energiedosis verschrieben, die 60 Gy oder mehr betragen kann. Bei einer "kurativen" Behandlung wird die Dosis auf etwa 2 Gy pro Tag fraktioniert, so dass normales Gewebe repariert werden kann und eine höhere Dosis verträgt, als sonst zu erwarten wäre. Die Dosis für das Zielgewebe muss über die gesamte Körpermasse gemittelt werden, von der der größte Teil der Strahlung vernachlässigbar ist, um eine absorbierte Ganzkörperdosis zu erhalten, die mit der obigen Tabelle verglichen werden kann. ⓘ

DNA-Schäden

Die Exposition gegenüber hohen Strahlungsdosen verursacht DNA-Schäden, die später zu schweren und sogar tödlichen Chromosomenaberrationen führen, wenn sie nicht behoben werden. Ionisierende Strahlung kann reaktive Sauerstoffspezies erzeugen und Zellen direkt schädigen, indem sie lokalisierte Ionisierungsereignisse verursacht. Ersteres ist sehr schädlich für die DNA, während letztere Ereignisse Cluster von DNA-Schäden erzeugen. Zu diesen Schäden gehören der Verlust von Nukleobasen und der Bruch des Zucker-Phosphat-Grundgerüsts, das an die Nukleobasen gebunden ist. Die DNA-Organisation auf der Ebene der Histone, Nukleosomen und des Chromatins wirkt sich ebenfalls auf ihre Anfälligkeit für Strahlenschäden aus. Besonders schädlich sind gebündelte Schäden, d. h. mindestens zwei Läsionen innerhalb einer Helixwindung. Während DNA-Schäden in der Zelle häufig und auf natürliche Weise aus endogenen Quellen entstehen, sind Clusterschäden eine einzigartige Auswirkung der Strahlenbelastung. Bei gebündelten Schäden dauert die Reparatur länger als bei isolierten Brüchen, und die Wahrscheinlichkeit, dass sie überhaupt repariert werden, ist geringer. Höhere Strahlungsdosen führen eher zu einer engeren Bündelung von Schäden, und bei eng begrenzten Schäden ist es immer unwahrscheinlicher, dass sie repariert werden. ⓘ

Somatische Mutationen können nicht von den Eltern auf die Nachkommen vererbt werden, aber diese Mutationen können sich in Zelllinien innerhalb eines Organismus fortpflanzen. Strahlenschäden können auch Chromosomen- und Chromatidenaberrationen verursachen, deren Auswirkungen davon abhängen, in welchem Stadium des mitotischen Zyklus sich die Zelle zum Zeitpunkt der Bestrahlung befindet. Befindet sich die Zelle in der Interphase, während sie noch aus einem einzigen Chromatinstrang besteht, wird der Schaden während der S1-Phase des Zellzyklus repliziert, und es entsteht ein Bruch an beiden Chromosomenarmen; der Schaden ist dann in beiden Tochterzellen sichtbar. Erfolgt die Bestrahlung nach der Replikation, trägt nur ein Arm den Schaden; dieser Schaden ist dann nur in einer Tochterzelle sichtbar. Ein geschädigtes Chromosom kann zyklisieren und sich an ein anderes Chromosom oder an sich selbst binden. ⓘ

Diagnose

Die Diagnose wird in der Regel auf der Grundlage einer Vorgeschichte mit erheblicher Strahlenbelastung und geeigneten klinischen Befunden gestellt. Eine absolute Lymphozytenzahl kann eine grobe Schätzung der Strahlenbelastung liefern. Die Zeit von der Exposition bis zum Erbrechen kann ebenfalls zu einer Abschätzung der Strahlenbelastung führen, wenn sie weniger als 10 Gray (1000 rad) beträgt. ⓘ

Vorbeugung

Im Fall radioaktiver Kontamination des Patienten erfolgt zuerst eine Dekontamination (Entfernung der radioaktiven Verunreinigung), um die Einwirkzeit der Strahlung zu unterbrechen und damit die Dosis zu verringern. Bei Kernreaktorunfällen ist die Gabe von Iod sinnvoll, um die Schilddrüse mit nicht radioaktivem Iod zu sättigen, damit möglichst wenig freigesetztes ¹³¹I sich hier anlagert. Wirkungsvoll ist diese Maßnahme allerdings nur, wenn sie vor oder innerhalb von zwei Stunden nach der möglichen Aufnahme von ¹³¹I durchgeführt wird. Durch spätere Einnahme kann immerhin noch die Verweildauer des Radioiods im Körper verkürzt werden. ⓘ

Ein Leitsatz des Strahlenschutzes lautet: so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar (ALARA). Dies bedeutet, dass man versucht, die Exposition so weit wie möglich zu vermeiden, und umfasst die drei Komponenten Zeit, Abstand und Abschirmung. ⓘ

Zeit

Je länger der Mensch der Strahlung ausgesetzt ist, desto höher ist die Dosis. In dem von Cresson Kearny in den USA herausgegebenen Handbuch zum Überleben im Atomkrieg mit dem Titel Nuclear War Survival Skills wird empfohlen, den Schutzraum so schnell wie möglich zu verlassen, um die Strahlenbelastung zu minimieren. ⓘ

In Kapitel 12 stellt er fest, dass es nicht gefährlich ist, "Abfälle ins Freie zu bringen oder dort abzuladen, sobald kein Fallout mehr anfällt. Nehmen wir zum Beispiel an, der Schutzraum befindet sich in einem Gebiet mit starkem Fallout und die Dosisleistung im Freien beträgt 400 Röntgen (R) pro Stunde, genug, um einer im Freien exponierten Person in etwa einer Stunde eine potenziell tödliche Dosis zu verabreichen. Wenn eine Person nur 10 Sekunden lang exponiert sein muss, um einen Eimer auszukippen, erhält sie in dieser 1/360-Stunde nur eine Dosis von etwa 1 R. Unter Kriegsbedingungen ist eine zusätzliche Dosis von 1 R kaum von Belang." In Friedenszeiten wird Strahlenschutzpersonal gelehrt, so schnell wie möglich zu arbeiten, wenn sie einer Aufgabe nachgehen, bei der sie Strahlung ausgesetzt sind. So sollte beispielsweise die Bergung einer radioaktiven Quelle so schnell wie möglich erfolgen. ⓘ

Abschirmung

Materie schwächt die Strahlung in den meisten Fällen ab, so dass jede Masse (z. B. Blei, Erde, Sandsäcke, Fahrzeuge, Wasser, sogar Luft), die zwischen Mensch und Strahlenquelle platziert wird, die Strahlendosis verringert. Dies ist jedoch nicht immer der Fall; bei der Konstruktion von Abschirmungen für einen bestimmten Zweck ist Vorsicht geboten. So sind Materialien mit hoher Ordnungszahl zwar sehr wirksam bei der Abschirmung von Photonen, ihre Verwendung zur Abschirmung von Betateilchen kann jedoch aufgrund der Erzeugung von Bremsstrahlung zu einer höheren Strahlenbelastung führen, weshalb Materialien mit niedriger Ordnungszahl empfohlen werden. Die Verwendung von Materialien mit einem hohen Neutronenaktivierungsquerschnitt zur Abschirmung von Neutronen führt außerdem dazu, dass das Abschirmungsmaterial selbst radioaktiv wird und somit gefährlicher ist, als wenn es nicht vorhanden wäre. ⓘ

Es gibt viele Arten von Abschirmungsstrategien, die zur Verringerung der Auswirkungen der Strahlenbelastung eingesetzt werden können. Schutzausrüstungen gegen innere Kontamination, wie z. B. Atemschutzmasken, werden verwendet, um eine innere Ablagerung infolge des Einatmens und Verschluckens von radioaktivem Material zu verhindern. Dermale Schutzausrüstungen, die vor äußerer Kontamination schützen, bieten eine Abschirmung, um zu verhindern, dass sich radioaktives Material an äußeren Strukturen ablagert. Diese Schutzmaßnahmen bieten zwar eine Barriere gegen die Ablagerung radioaktiver Stoffe, schützen aber nicht vor von außen eindringender Gammastrahlung. Dadurch sind alle Personen, die eindringenden Gammastrahlen ausgesetzt sind, einem hohen Risiko für ARS ausgesetzt. ⓘ

Natürlich ist die Abschirmung des gesamten Körpers vor hochenergetischer Gammastrahlung optimal, aber die für eine ausreichende Dämpfung erforderliche Masse macht eine funktionelle Bewegung nahezu unmöglich. Im Falle einer Strahlenkatastrophe benötigt medizinisches und Sicherheitspersonal eine mobile Schutzausrüstung, um bei der Eindämmung, Evakuierung und vielen anderen notwendigen Aufgaben der öffentlichen Sicherheit sicher helfen zu können. ⓘ

In der Forschung wurde die Durchführbarkeit einer partiellen Körperabschirmung untersucht, einer Strahlenschutzstrategie, die nur für die strahlenempfindlichsten Organe und Gewebe im Körper eine angemessene Dämpfung bietet. Irreversible Stammzellschäden im Knochenmark sind die erste lebensbedrohliche Auswirkung einer intensiven Strahlenbelastung und daher eines der wichtigsten zu schützenden Körperelemente. Aufgrund der regenerativen Eigenschaft der hämatopoetischen Stammzellen ist es nur notwendig, genügend Knochenmark zu schützen, um die exponierten Bereiche des Körpers mit dem abgeschirmten Vorrat neu zu besiedeln. Dieses Konzept ermöglicht die Entwicklung leichter mobiler Strahlenschutzgeräte, die einen angemessenen Schutz bieten und das Auftreten von ARS auf wesentlich höhere Expositionsdosen verschieben können. Ein Beispiel für eine solche Ausrüstung ist der 360 gamma, ein Strahlenschutzgürtel, der eine selektive Abschirmung anwendet, um das im Beckenbereich gelagerte Knochenmark sowie andere strahlenempfindliche Organe in der Bauchregion zu schützen, ohne die funktionelle Mobilität zu beeinträchtigen. ⓘ

Weitere Informationen zur Knochenmarkabschirmung finden sich im "Health Physics Radiation Safety Journal". Artikel Waterman, Gideon; Kase, Kenneth; Orion, Itzhak; Broisman, Andrey; Milstein, Oren (September 2017). "Selective Shielding of Bone Marrow: An Approach to Protecting Humans from External Gamma Radiation". Health Physics. 113 (3): 195–208. doi:10.1097/HP.0000000000000688. PMID 28749810. S2CID 3300412. oder im Bericht der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) und der Nuclear Energy Agency (NEA) von 2015: "Occupational Radiation Protection in Severe Accident Management" (PDF). ⓘ

Verringerung der Inkorporation

Bei radioaktiver Kontamination können je nach Art der Kontamination ein Elastomer-Atemschutzgerät, eine Staubmaske oder gute Hygienepraktiken Schutz bieten. Kaliumiodid (KI)-Tabletten können in manchen Situationen das Krebsrisiko verringern, da sie die Aufnahme von Radiojod aus der Umgebung verlangsamen. Obwohl sie kein anderes Organ als die Schilddrüse schützen, hängt ihre Wirksamkeit stark vom Zeitpunkt der Einnahme ab, der die Drüse für die Dauer eines 24-Stunden-Zeitraums schützen würde. Sie verhindern keine ARS, da sie keine Abschirmung gegen andere Radionuklide in der Umwelt bieten. ⓘ

Fragmentierung der Dosis

Wenn eine absichtliche Dosis in mehrere kleinere Dosen aufgeteilt wird und zwischen den Bestrahlungen Zeit zur Erholung bleibt, führt die gleiche Gesamtdosis zu einem geringeren Zelltod. Auch ohne Unterbrechungen führt eine Verringerung der Dosisleistung unter 0,1 Gy/h tendenziell zu einem geringeren Zelltod. Diese Technik wird in der Strahlentherapie routinemäßig eingesetzt. ⓘ

Der menschliche Körper enthält viele Zelltypen, und ein Mensch kann durch den Verlust eines einzigen Zelltyps in einem lebenswichtigen Organ getötet werden. Bei vielen kurzfristigen Strahlentodesfällen (3-30 Tage) führt der Verlust von zwei wichtigen Zelltypen, die sich ständig regenerieren, zum Tod. Der Verlust von Zellen, die Blutzellen (Knochenmark) und Zellen des Verdauungssystems (Mikrovilli, die einen Teil der Darmwand bilden) bilden, ist tödlich. ⓘ

Behandlung

Auswirkungen der medizinischen Versorgung auf das akute Strahlensyndrom ⓘ

Die Behandlung besteht in der Regel aus einer unterstützenden Behandlung mit möglichen symptomatischen Maßnahmen. Erstere umfassen den möglichen Einsatz von Antibiotika, Blutprodukten, koloniestimulierenden Faktoren und Stammzellentransplantation. ⓘ

Antimikrobielle Mittel

Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der Neutropenie, die nach einer Strahlenbelastung auftritt, und dem erhöhten Risiko, eine Infektion zu entwickeln. Da es keine kontrollierten Studien zur therapeutischen Intervention beim Menschen gibt, beruhen die meisten aktuellen Empfehlungen auf Tierversuchen. ⓘ

Die Behandlung einer nachgewiesenen oder vermuteten Infektion nach einer Strahlenexposition (gekennzeichnet durch Neutropenie und Fieber) ähnelt derjenigen, die bei anderen febrilen neutropenischen Patienten angewendet wird. Es gibt jedoch wichtige Unterschiede zwischen den beiden Erkrankungen. Personen, die nach einer Strahlenexposition eine Neutropenie entwickeln, sind auch anfällig für Strahlenschäden in anderen Geweben, wie dem Magen-Darm-Trakt, der Lunge und dem zentralen Nervensystem. Diese Patienten benötigen möglicherweise therapeutische Maßnahmen, die bei anderen Arten von neutropenischen Patienten nicht erforderlich sind. Die Reaktion bestrahlter Tiere auf eine antimikrobielle Therapie kann unvorhersehbar sein, wie in experimentellen Studien gezeigt wurde, in denen Metronidazol- und Pefloxacin-Therapien nachteilig waren. ⓘ

Antimikrobielle Mittel, die die Anzahl der strikt anaeroben Komponente der Darmflora reduzieren (z. B. Metronidazol), sollten im Allgemeinen nicht verabreicht werden, da sie die systemische Infektion durch aerobe oder fakultative Bakterien verstärken und damit die Sterblichkeit nach der Bestrahlung fördern können. ⓘ

Eine empirische antimikrobielle Therapie sollte auf der Grundlage des Musters der bakteriellen Empfindlichkeit und der nosokomialen Infektionen in der betroffenen Region und im medizinischen Zentrum sowie des Grades der Neutropenie ausgewählt werden. Eine empirische Breitspektrum-Therapie (Auswahl siehe unten) mit hohen Dosen eines oder mehrerer Antibiotika sollte bei Auftreten von Fieber eingeleitet werden. Diese antimikrobiellen Mittel sollten auf die Eradikation gramnegativer aerober Bazillen (d. h. Enterobakterien, Pseudomonas) abzielen, die für mehr als drei Viertel der Sepsis verursachenden Isolate verantwortlich sind. Da aerobe und fakultative grampositive Bakterien (vor allem alpha-hämolytische Streptokokken) bei etwa einem Viertel der Opfer eine Sepsis verursachen, kann auch eine Abdeckung dieser Organismen erforderlich sein. ⓘ

Es sollte ein standardisierter Behandlungsplan für Personen mit Neutropenie und Fieber erstellt werden. Empirische Therapieschemata enthalten Antibiotika, die weitgehend gegen gramnegative aerobe Bakterien wirksam sind (Chinolone: z. B. Ciprofloxacin, Levofloxacin, ein Cephalosporin der dritten oder vierten Generation mit Pseudomonadenschutz: z. B. Cefepime, Ceftazidime oder ein Aminoglykosid: z. B. Gentamicin, Amikacin). ⓘ

Vorhersage

Die Prognose für ARS hängt von der Expositionsdosis ab, wobei alle Dosen über 8 Gy auch bei medizinischer Versorgung fast immer tödlich sind. Strahlenverbrennungen durch niedrigere Strahlendosen treten in der Regel nach 2 Monaten auf, während Reaktionen auf die Verbrennungen erst Monate bis Jahre nach der Strahlenbehandlung auftreten. Zu den Komplikationen von ARS gehört ein erhöhtes Risiko, später im Leben an strahleninduziertem Krebs zu erkranken. Nach dem umstrittenen, aber häufig angewandten linearen Modell ohne Schwellenwert kann jede Exposition gegenüber ionisierender Strahlung, selbst bei Dosen, die zu niedrig sind, um Symptome der Strahlenkrankheit hervorzurufen, aufgrund zellulärer und genetischer Schäden Krebs auslösen. Die Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken, ist eine lineare Funktion in Bezug auf die effektive Strahlendosis. Strahlenkrebs kann nach einer ionisierenden Strahlenbelastung nach einer Latenzzeit von durchschnittlich 20 bis 40 Jahren auftreten. ⓘ

Geschichte

Die akuten Auswirkungen ionisierender Strahlung wurden erstmals 1895 beobachtet, als Wilhelm Röntgen seine Finger absichtlich Röntgenstrahlen aussetzte. Er veröffentlichte seine Beobachtungen über die Verbrennungen, die sich entwickelten und schließlich heilten, und führte sie fälschlicherweise auf Ozon zurück. Röntgen glaubte, dass das freie Radikal, das in der Luft durch Röntgenstrahlen aus dem Ozon erzeugt wird, die Ursache sei, aber heute weiß man, dass andere freie Radikale, die im Körper erzeugt werden, wichtiger sind. David Walsh stellte die Symptome der Strahlenkrankheit erstmals 1897 fest. ⓘ

Die Einnahme radioaktiver Stoffe führte in den 1930er Jahren zu zahlreichen strahleninduzierten Krebserkrankungen, doch war niemand einer so hohen Dosis in einer so hohen Rate ausgesetzt, dass es zu ARS kam. ⓘ

Die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki führten dazu, dass eine große Anzahl von Japanern hohen akuten Strahlendosen ausgesetzt war, was einen besseren Einblick in die Symptome und Gefahren von ARS ermöglichte. Der Chirurg Terufumi Sasaki vom Krankenhaus des Roten Kreuzes leitete in den Wochen und Monaten nach den Bombenangriffen auf Hiroshima und Nagasaki eine intensive Forschung zu diesem Syndrom. Dr. Sasaki und sein Team waren in der Lage, die Auswirkungen der Strahlung bei Patienten zu beobachten, die sich in unterschiedlicher Nähe zur Explosion befanden, was dazu führte, dass drei Stadien des Syndroms festgestellt wurden. Innerhalb von 25-30 Tagen nach der Explosion stellte Sasaki einen starken Abfall der weißen Blutkörperchen fest und definierte diesen Abfall zusammen mit Fiebersymptomen als prognostischen Standard für ARS. Die Schauspielerin Midori Naka, die während des Atombombenabwurfs auf Hiroshima anwesend war, war der erste Fall einer Strahlenvergiftung, der eingehend untersucht wurde. Ihr Tod am 24. August 1945 war der erste Todesfall überhaupt, der offiziell als Folge von ARS (oder "Atombombenkrankheit") bestätigt wurde. ⓘ

Es gibt zwei große Datenbanken, in denen Strahlenunfälle erfasst werden: Die amerikanische ORISE REAC/TS und die europäische IRSN ACCIRAD. REAC/TS verzeichnet 417 Unfälle, die sich zwischen 1944 und 2000 ereigneten und etwa 3000 Fälle von ARS verursachten, von denen 127 tödlich waren. ACCIRAD listet für einen fast identischen Zeitraum 580 Unfälle mit 180 ARS-Todesfällen auf. Die beiden vorsätzlichen Bombardierungen sind in keiner der beiden Datenbanken enthalten, ebenso wenig wie mögliche strahleninduzierte Krebserkrankungen aufgrund niedriger Dosen. Die detaillierte Bilanzierung ist aufgrund von Verwechslungsfaktoren schwierig. ARS kann mit konventionellen Verletzungen wie Dampfverbrennungen einhergehen oder bei Personen auftreten, die bereits eine Vorerkrankung haben und sich einer Strahlentherapie unterziehen. Es kann mehrere Ursachen für den Tod geben, und der Beitrag der Strahlung kann unklar sein. In einigen Dokumenten werden strahleninduzierte Krebserkrankungen fälschlicherweise als Strahlenvergiftung bezeichnet, oder es werden alle überexponierten Personen als Überlebende gezählt, ohne dass erwähnt wird, ob sie Symptome von ARS aufwiesen. ⓘ

Bemerkenswerte Fälle

In der folgenden Tabelle sind nur die Fälle aufgeführt, bei denen ein Überlebensversuch mit ARS bekannt ist. Diese Fälle schließen das chronische Strahlensyndrom wie Albert Stevens aus, bei dem eine bestimmte Person über einen langen Zeitraum hinweg Strahlung ausgesetzt ist. Die Spalte "Ergebnis" gibt den Zeitraum von der Exposition bis zum Todeszeitpunkt an, der den kurz- und langfristigen Auswirkungen der ursprünglichen Exposition zugeschrieben wird. Da ARS durch eine Ganzkörper-Energiedosis gemessen wird, enthält die Spalte "Exposition" nur Einheiten von Gray (Gy). ⓘ

Datum	Name	Exposition (Gy)	Vorfall/Unfall	Ergebnis ⓘ
21. August 1945	Harry Daghlian	3,1 Gy	Kritikalitätsunfall bei Harry Daghlian	Tod in 25 Tagen
21. Mai 1946	Louis Slotin	11 Gy	Kritikalitätsunfall bei Slotin	Tod nach 9 Tagen
	Alvin C. Graves	1,9 Gy		Tod in 19 Jahren
30. Dezember 1958	Cecil Kelley	36 Gy	Kritikalitätsunfall von Cecil Kelley	Tod nach 38 Stunden
26. April 1986	Aleksandr Akimov	15 Gy	Tschernobyl-Katastrophe	Tod in 14 Tagen

Andere Tiere

Tausende von wissenschaftlichen Experimenten wurden durchgeführt, um ARS bei Tieren zu untersuchen. Es gibt einen einfachen Leitfaden für die Vorhersage von Überleben und Tod bei Säugetieren, einschließlich Menschen, nach den akuten Auswirkungen des Einatmens radioaktiver Partikel. ⓘ

Vergleich mit Jahresdosiswerten

Im Folgenden sind die normalerweise auftretenden und die nach der deutschen Strahlenschutzverordnung zulässigen Jahresdosen angegeben (mSv/a bedeutet Millisievert pro Jahr). Dabei handelt es sich um die allmählich im Lauf eines Jahres angesammelte Dosis. Der Vergleich mit obigen Zahlen zeigt, dass sogar die kurzzeitige Verabreichung der gesamten zulässigen Jahresdosis nicht zur Strahlenkrankheit führen würde. ⓘ

Jahresdosis (mSv/a)	Beschreibung ⓘ
0,5–1,5	Übliche Exposition durch Umgebung in Deutschland
0,7–3,5	Übliche Exposition durch Umgebung in der Schweiz
0,3–6	Innenraumatemluft (15–300 Bq/m³ Radon)
0,01–1	medizinische Untersuchung (Röntgenaufnahme)
2–20	medizinische Untersuchung (Computer-Tomographie)
0,03–0,09	10 h Flug in geringen/hohen Breitengraden (Kosmische Strahlung)
zusätzlich: 1–6	nach derzeitiger Gesetzeslage noch erlaubte zusätzliche berufliche Exposition für Überwachungskategorie B.
zusätzlich: 6–20	nach derzeitiger Gesetzeslage noch erlaubte zusätzliche berufliche Exposition für Überwachungskategorie A (seit 2001). ICRP-Empfehlung aus dem Jahr 1991: 50 mSv pro Jahr, 100 mSv pro 5 Jahre, 400 mSv über die Lebenszeit

Therapie

Die hämatologischen Schäden (Schäden im Blut) werden mit Bluttransfusionen oder Stammzelltransplantationen bzw. Knochenmarktransplantation behandelt. Die Einnahme von Vitaminpräparaten kann die Blutregeneration beschleunigen. Weiterhin muss ein Ausgleich des Flüssigkeits- und Elektrolytverlustes stattfinden. Wichtig ist auch das Beheben von Hautschäden, da der Körper nach der Bestrahlung besonders infektionsanfällig ist. Deshalb findet oft eine Begleittherapie mit Antibiotika statt. ⓘ

Durch starke Strahlung wird die Darmschleimhaut soweit geschädigt oder zerstört, dass Darmbakterien in die Blutbahn gelangen. Dadurch wird die körpereigene Immunabwehr so stark aktiviert, dass es zu schweren Entzündungsreaktionen kommt. Wenn sich die Bakterien aufgrund des geschwächten Immunsystems vermehren, kommt es zu einer Sepsis, die intensivmedizinisch behandelt werden muss und oft die Ursache für einen tödlichen Verlauf der Strahlenkrankheit ist. Die medikamentöse Behandlung der Strahlenkrankheit ist daher Teil der Forschung, bei der bereits erste Erfolge gemeldet wurden. So ist es einem Forscherteam aus Boston gelungen, eine medikamentöse Therapie zu entwickeln, die in Tierversuchen bereits deutliche Erfolge zeigte. Dabei wurde stark bestrahlten Mäusen BPI in Kombination mit einem Breitbandantibiotikum verabreicht. BPI ist ein körpereigenes Protein, das nicht nur bei der Bekämpfung der Bakterien hilft, sondern auch eine Entzündungsreaktion verhindert. ⓘ

Vorbeugend wirken Radioprotektoren wie beispielsweise Amifostin. ⓘ