Strahlenexposition des Personals bei der Skelettszintigrafie mit Technetium-99m-Diphosphonat beim Pferd

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Ermittlung der Strahlenexposition durch Anbringung von sensitiven Dosimetern an veterinärmedizinischem Personal, das im Umfeld der equinen Skelettszintigrafie tätig ist. Die Untersuchung umfasste daher die Analyse und genaue Beschreibung der personellen Strahlenbelastung, die bei der Verwendung von Technetium 99m-Diphosphonat mittels Dosimetrie nachgewiesen werden kann. Außerdem wurde im Kontext dieser Dissertation eine Umfrage in verschiedenen Pferdekliniken durchgeführt. Sie ergab, dass über die Strahlenexposition bei der equinen Skelettszintigrafie teilweise erhebliche Wissensdefizite bestehen. Im Allgemeinen ist eine latente Skepsis des involvierten Personals gegenüber dem Verfahren der Skelettszintigrafie feststellbar, da die Relationen zu Dosisgrößen wenig bekannt sind und daher die Wirkungen der Exposition nicht korrekt eingeschätzt werden können.Die Messungen der Strahlenexposition erfolgten während der routinemäßigen Skelettszintigrafie von Patienten in der Klinik für Pferde (Chirurgie) in Gießen. Bei 33 Skelettszintigrafien wurden umfangreiche Dosismessungen des Personals und der Pferde durchgeführt. Bei 10 weiteren Skelettszintigrafien wurden Vergleichsmessungen des Personals über und unter einer Bleischürze mit einem Bleigleichwert von 0,5 mm vorgenommen. Die Exposition wurde an unterschiedlichen Messpositionen (MP) untersucht: MP1 beinhaltete das Aufbereiten des Radiopharmazeutikums, MP2 maß die Exposition des Halters am Pferdekopf, MP3 maß die Exposition einer zusätzlichen Hilfskraft, die für die Positionierung und Abschirmung des Pferdes nötig war, und MP4 maß die Exposition des Personals, das die Gammakamera positionierte und die Bildaufzeichnung vornahm. Zudem wurden Dosismessungen an den Patienten direkt (MP5 und MP6), sowie in der Stallgasse des Kontrollbereiches durchgeführt (MP7). Um Einflüsse der Körperkonstitution der Patienten zu erfassen, wurden Körperdaten wie Gewicht, Größe, Umfang und Länge des Rumpfes festgehalten und mit den gemessenen Dosisleistungen (DL) des Personals am Kopf (DL2) und dem Dosimeter am Rumpf des Patienten (DL5) verglichen. Dadurch sollten mögliche Unterschiede der Strahlenexposition bei großen, schwerkalibrigen und schmalen, dünnen Pferden festgestellt werden.MP1 wurde im Durchschnitt mit 11µSv belastet, MP2 während Ganzkörperszintigrafien mit 31 µSv, während Teilkörperszintigrafien mit 23 µSv. Die Dosisleistung DL betrug für MP2 22 µSv/h. MP3 erhielt eine gemittelte Dosis von 28 µSv während Ganz- und 19 µSv während Teilkörperszintigrafien bei einer DL von 19 µSv/h. MP4 wurde mit 5 µSv bei Ganz- und mit ca. 3 µSv bei Teilkörperszintigrafien exponiert, die DL betrug 3 µSv/h. Die Messungen ergaben, dass an MP2 durch die Nähe und konstante Positionierung neben Knochenstrukturen ohne große Absorptionsschicht (Kopf) die höchste Dosis zu verzeichnen war. Zudem ergab sich hier eine schwache Korrelation zwischen der Dosisleistung an MP2 und dem Körpergewicht sowie dem Kaliber der Pferde. An MP3 wurden während der Anfertigung von Szintigrammen der Hintergliedmaßen trotz der größeren Nähe zur Blase keine wesentlich höheren Dosen gemessen, da die Strahlung aus der Blase durch den Weichteilmantel stark abgeschwächt wird. Der Unterschied zwischen der Dosisleistung an MP2 und MP3 erwies sich mit einem p-Wert von 0,008 als statistisch signifikant. Die Person an MP4 war aufgrund des gesteigerten Abstandes von ca. 1,5 Metern zur Strahlungsquelle deutlich niedrigeren Expositionen ausgesetzt. Auf Grundlage der gesetzlichen Dosisgrenzwerte für beruflich strahlenexponiertes Personal der Kat. B, können mit den festgestellten Dosiswerten an MP1 550 Ganzkörperszintigrafien (GKS), an MP2 190 GKS, an MP3 210 GKS und an MP4 1200 GKS pro Jahr durchgeführt werden. Für Personal in Kat. A erhöht sich die Zahl um den Faktor 3,3.MP1, MP2 und MP4 wurden für die Vergleichsmessungen mit und ohne Bleischürze ausgewählt, da an diesen Positionen relativ wenig Bewegungsspielraum herrschte und das Tragen der Bleischürzen keine große Behinderung für das Personal darstellte. Die Vergleichsmessungen ergaben eine Dosisreduktion um ca. 70 % an allen Messpunkten. Strahlenschutz ist vor allem im Bereich von niederen Dosen- im Allgemeinen ein sehr kontrovers diskutiertes Thema. Trotz der nachweisbaren Dosisreduktion bei Anwendung einer Bleischürze wird ihr Gebrauch in der nuklearmedizinischen Diagnostik nicht gesetzlich vorgeschrieben. In Fachkreisen wird die Wirkung aufgrund eines sogenannten strahlenhärtenden Effekts unter der Schürze uneinig diskutiert. Demzufolge resultiert eine unterschiedliche Handhabe in der Verwendung der Bleischürzen, wie auch die Umfrage an diversen Fachkliniken zeigte.Dem Leitgedanken der ICRP, welche das Linear-No-Threshold -Modell und das ALARA -Prinzip vertritt, steht für den Dosisbereich von niedriger Strahlung die Hypothese der Hormesis gegenüber. Da es bis heute keine eindeutigen wissenschaftlichen Beweise für das Ein oder das Andere gibt, bleibt für veterinärmedizinisches Personal die Empfehlung, die Dosis - trotz der festgestellten niedrigen Expositionen, die durch Skelettszintigrafien beim Pferd entstehen - durch Einhaltung der drei A s im Strahlenschutz (Abstand, Abschirmung, Aufenthaltszeit) auf ein Minimum zu beschränken. Key objective of this study has been the evaluation of radiation exposure of veterinarian personell wearing dosimeters which were involved in equine scintigraphy. A survey, which was developed in parallel to this study, showed that personnel in equine horse clinics have often knowledge gaps about scintigraphy and the related radiation doses. The survey showed skepticism of the involved personnel towards the methods of bone scintigraphy as the impacts of expositions are barely known in common. The scintigraphic investigations and measurements were done at the horse clinic (department of surgery) in Giessen and were part of the routinely bone scanning of horses. A total of 33 bone scans were taken, covering either full- or half-body scintigraphies. Additional 10 bone scans covered measurements with and without the protection of a 0,5 mm lead-shield. The activity of involved personnel was monitored at four different positions: MP1 was associated with the position of the person preparing the radiopharmaceutical for injection, MP2 with the position at holding the horse during the bone scan, MP3 with the position at holding the horse s legs and to make sure that the horse was standing in the right position, MP4 with the position for the camera operator. Some more dose measurements were made from the horse body (MP5 and MP6) as well as in the control area (MP7). In order to analyze the patient s constitution, additional data like weight, size, body extent and length of the torso were additionally captured. The body data were collected to investigate exposure differences of rather big and heavy or small and thin horses. These data and the dosimeter at the horse body (MP5) enabled the correlation analysis between the horse body composition and the received dose rate of the personnel (MP2). MP1 received a mean dose of 11 µSv and a dose rate of 123 µSv/h, MP2 received 31 µSv for a whole-body and 23 µSv for a half-body bone scan. The dose rate of MP2 was 22 µSv/h. MP3 was measured with an averaged dose of 28 µSv for a whole- and 19 µSv for a half-body bone scan. The dose-rate for MP3 was 19 µSv/h. MP4 received 5 µSv for the whole-body scintigraphy and approximately 3 µSv for the incomplete body scintigraphy. The dose rate for MP4 was 3 µSv/h. The highest dose was recorded at MP2 and was caused by the close distance to the headbones of the horses. These bones have only a thin absorption layer which leads to a higher dose-rate in this area. A slightly correlation between the dose rate at MP2 and the body composition data of the horses was recognized. The dose rates went up when performing bone scans of horses with a heavy caliber and a higher bodyweight in general. The measurements at MP3 showed more variations than the ones at MP2, due to the different in soft tissue mass depending on body weight of the horses at this measuring point. The bladder as a big radiation source is covered well enough by surrounding soft-tissue which explains why MP3 did not reach a higher dose-rate standing next to this area. The comparison of the difference between the dose-rates of MP2 and MP3 has proven to be statistically significant with a p-value of 0.008. Through the enlarged distance between the radiation source and MP4, the camera operator received approximately factor 6 less of the dose received by the horse handler. MP1, MP2 and MP4 were selected for the series of comparative measurements with and without lead shield protection because the positions were limited in moving as well as the wearing of lead shields has been less hindering to the personnel. The results of the comparative measurement demonstrate up to 70 % dose reduction at all points if lead shields were used. Especially within the context of smaller doses radiation protection is in controversy discussion. The mandatory use of lead shield in nuclear-medical diagnostics is not regulated by law although the reduction of dose is evident by its use. Within the community of radiation experts the impact of the so called beam hardening effect under the lead shield appears in opposed discussions. Therefore each medical center handles the use of lead shields individually, a matter of fact which was also mirrored by the survey of this dissertation. With regards to lower radiation doses the Hypothesis of Hormesis is contradictory to the ICRP rules, which cover the Linear-No-Threshold-Model and the ALARA-Principle . As of today none of the before mentioned principles are confirmed by scientific investigations. Hence, veterinarian personnel shall reduce the dose consumption by obeying the three main principles for radiation protection: Distance , Shielding and Time of Exposure .