Berechnungen der internen und externen Strahlenexposition auf Grundlage von Voxel-Modellen. Vorhaben StSch 4468

Dosisabschätzungen bei innerer und äußerer Strahlenexposition basierten bislang auf mathematischen Phantomen, die mit Hilfe relativ einfacher geometrischer Figuren den Menschen und seine Organe beschreiben. In der letzten Zeit ging man mehr und mehr dazu über, diese mathematischen Phantome durch realistischere Voxel-Modelle zu ersetzen und die Dosisabschätzungen auf dieser realistischeren Grundlage durchzuführen. Durch die Verwendung von Voxel-Modellen wird eine Verbesserung der Dosisabschätzung für beruflich Strahlenexponierte und Einzelpersonen der Bevölkerung sowie für Patienten erzielt. Ziel des Vorhabens war es, - die Berechnung von Organdosen bei äußerer Strahlenexposition durch Umgebungsstrahlung (aus der Luft bzw. vom Boden) für Personen unterschiedlichen Alters mit Hilfe von Voxel- Modellen, - Organdosiswerte in der Computertomographie für Patienten unterschiedlicher Statur und beiderlei Geschlechts mit Hilfe von Strahlentransportrechnungen in Voxel-Modellen zu berechnen sowie - ein Voxelmodell einer schwangeren Frau zu erstellen zur Ermittlung der Dosis für die schwangere Frau wie für das Ungeborene bei innerer wie äußerer Strahlenexposition. Im Einzelnen sollten folgende Fragen und Teilaspekte bearbeitet werden: 1. Berechnung von Organ-Konversionsfaktoren für Voxelphantome von mindestens 3 Kindern unterschiedlicher Altersklassen (gemäß Bundesanzeiger mit Dosiskoeffizienten) bei externer Strahlenexposition für a) paralleles Strahlenfeld b) rotierendes Strahlenfeld c) Bodenstrahlung d) Strahlung aus der Wolke für monoenergetische Photonen (Energiebereich 10 keV bis 10 MeV). 2. Berechnung von Organdosiswerten für Kinder bei Bodenstrahlung und Strahlung aus der Wolke für die γ-strahlenden Radionuklide aus der Richtlinie Inkorporationsüberwachung und Vergleich dieser Werte mit den entsprechenden Werten für Erwachsene. 3. Berechnung der Organdosiswerte bei CT-Untersuchungen sehr kleiner Körperabschnitte (5 mm Dicke) für Voxel-Phantome, die Patienten unterschiedlichen Alters, unterschiedlicher Statur und beiderlei Geschlechts repräsentieren, sowie Berechnung des CTDIvol. Dabei sollten die Expositionsparameter von mindestens 3 verschiedenen modernen CT-Geräten verwendet werden. 4. Kombination der unter 3. ermittelten Werte zu Organdosiswerten für typische CTUntersuchungen. 5. Berechnungen von Dosiswerten für eine schwangere Frau und deren Foetus a) Erstellung eines Voxel-Modells für eine schwangere Frau (6 Monate ± 1 Monat nach Konzeption). Die Frau sollte bezüglich ihrer Statur und Organmassen in etwa der Referenz- Frau gemäß ICRP entsprechen. b) Untersuchung, inwieweit auch größere Organe des Foetus segmentiert werden können. c) Berechnung der absorbierten Anteile für die Quellenbereiche und Targetgewebe der Frau gemäß der biokinetischen und dosimetrischen Modelle der ICRP sowie für den Foetus und evtl. größere Organe des Foetus als zusätzliches Target. d) Berechnung von Konversionsfaktoren für die Foetusdosis bei externer Strahlenexposition für paralleles Strahlenfeld, rotierendes Strahlenfeld, Bodenstrahlung sowie Strahlung aus der Wolke für monoenergetische Photonen (Energiebereich 10 keV bis 10 MeV). e) Berechnung der Foetusdosis für häufige Röntgenuntersuchungen anhand dieses Voxel- Modells. Dies erlaubt eine Dosisabschätzung für die seltenen Fälle, in denen sich Patientinnen in der zweiten Schwangerschaftshälfte – trotz Kenntnis der Schwangerschaft – einer Röntgenuntersuchung unterziehen müssen