Ionisierende Strahlung kann Krebs und Leukämien auslösen. Durch epidemiologische Untersuchungen bei Personengruppen, die aus unterschiedlichen Gründen einer Strahlenexposition ausgesetzt waren, verfügen wir über ein umfangreiches Wissen zur krebsauslösenden Wirkung ionisierender Strahlung. Die bedeutendste Studie ist die an den Überlebenden der Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki. Weitere Erkenntnisse stammen von Untersuchungen an Personengruppen, die entweder durch ihre berufliche Tätigkeit (Radiologen, Leuchtziffernmalerinnen, Beschäftigte in kerntechnischen Anlagen etc.), als Patienten (Strahlentherapie, Röntgendiagnostik), Betroffene von Atombombentests (wie z.B. auf den Marshall-Inseln oder in Kasachstan) oder des Reaktorunfalls von Tschernobyl einer erhöhten Strahlung ausgesetzt waren. Befunde zum Strahlenrisiko werden regelmäßig vom wissenschaftlichen Komitee der Vereinten Nationen über die Effekte der atomaren Strahlung UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation), dem Fachleute aus über 40 Nationen angehören, zusammengetragen und bewertet. Zusätzlich liegen umfassende Dokumentationen zum Strahlenrisiko von der Internationalen Agentur für Krebsforschung (IARC) der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und dem National Research Council der USA (Committee on the Biological Effects of Ionizing Radiation, BEIR-Bericht) vor.

Strahlenbedingte Krebs- und Leukämie-Erkrankungen treten erst Jahre oder Jahrzehnte nach einer Bestrahlung auf (die Zeit zwischen Bestrahlung und Erscheinen einer strahlenbedingten Krebserkrankung wird Latenzzeit genannt) und lassen sich im klinischen Erscheinungsbild nicht von spontanen Erkrankungen unterscheiden. Daher können sie nur durch statistische Methoden festgestellt werden, wenn in einer hinreichend großen untersuchten Personengruppe die Häufigkeit an Erkrankungen auffällig größer ist als in einer vergleichbaren, jedoch unbestrahlten Personengruppe. Für das strahlenbedingte Leukämie- und Krebsrisiko gibt es keine Schwellendosis. Auch niedrige Dosen erhöhen die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Krebs oder Leukämien bei bestrahlten Personen. Mit zunehmender Dosis erhöht sich das Erkrankungsrisiko.

Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass die krebsauslösende Wirkung der ionisierenden Strahlung in allen Geweben oder Organen des Körpers hervorgerufen werden kann. Nach UNSCEAR (2000) ist eine Strahleninduktion für die folgenden Krebslokalisationen ausreichend epidemiologisch dokumentiert: Speiseröhre, Magen, Darm, Leber, Lunge, Knochen, Haut, weibliche Brust, Prostata, Blase, Gehirn, Zentrales Nervensystem, Schilddrüse und Rachen. Gleiches gilt für Leukämien und verschiedene bösartige Neubildungen, die vom lymphatischen Gewebe ausgehen. Bisher gibt es keine epidemiologischen Hinweise für die Induktion von chronisch lymphatischer Leukämie und Morbus Hodgkin, einem bestimmten Lymphom, durch Strahlung.

Die epidemiologische Studie bei den Atombomben-Überlebenden von Hiroshima und Nagasaki, die die bedeutendste aller strahlenepidemiologischen Studien ist und die Grundlage für die Abschätzungen des Strahlenrisikos im Strahlenschutz bildet, zeigt für alle Krebsarten zusammen genommen eine lineare Dosis-Wirkungs-Beziehung bis zur Dosis von 3 Sv. Die Dosis-Wirkungs-Beziehung für Leukämie wird nach UNSCEAR dagegen am besten durch eine linear-quadratische Funktion beschrieben. Statistisch signifikante Risiken für Krebs sind bei den Atombomben-Überlebenden bei Organdosen oberhalb von 20 mSv erkennbar.

Die Höhe des Strahlenrisikos wird im Wesentlichen durch folgende Faktoren bestimmt:

• Die Größe der Dosis: Je höher die Dosis, desto größer ist das Risiko.
• Die Strahlenart: dicht-ionisierende Strahlung ist bei gleicher Energiedosis wirksamer als locker-ionisierende Strahlung.
• Die betroffene Gewebeart bzw. das betroffene Organ: Je differenzierter das Gewebe, umso strahlenresistenter ist es.
• Das Alter bei Bestrahlung: Kinder und Jugendliche sind in der Regel empfindlicher als Erwachsene.

Die verschiedenen Krebsarten sind unterschiedlich empfindlich für eine Auslösung durch Strahlung, wie die folgende Zusammenstellung über den strahlenbedingten Anteil des Krebsrisikos bei den Atombomben-Überlebenden für verschiedene Krebslokalisationen zeigt:

Krebslokalisation	strahlenbedingter Anteil (%)
Leukämien	54
Brust	25
Lunge	10
Eierstöcke	15
Darm	12
Magen	4,6
Speiseröhre	11

Angaben nach Little, 2000 (American Cancer Soc.)

Zwischen der Bestrahlung und dem vermehrten Auftreten von Krebserkrankungen besteht eine Latenzzeit, die für die einzelnen Krebsarten unterschiedlich lang ist. Die kürzesten Latenzzeiten bestehen für strahlenbedingte Leukämien und Schilddrüsenkrebserkrankungen. Bei Bestrahlung im Kindesalter werden die kürzesten Latenzzeiten für Leukämien und Schilddrüsenkrebs mit zwei bis drei Jahren angegeben. Im Mittel wird mit 8 Jahren gerechnet. Für die anderen Krebsarten liegen die Latenzzeiten bei über 10 Jahren.

Auf der Grundlage der verfügbaren epidemiologischen Daten schätzt UNSCEAR in seinem Bericht aus dem Jahr 2000 das Lebenszeit-Strahlenrisiko für eine Bevölkerung aus gleichen Teilen Frauen und Männer sowie aller Altersgruppen nach einer akuten Dosis von 10 mSv locker-ionisierender Strahlung (z. B. Gamma- oder Röntgenstrahlung) mit 0,09 Prozent Krebssterblichkeit für Männer und 0,13 Prozent Krebssterblichkeit für Frauen. Die Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken ist doppelt so hoch wie die an Krebs zu sterben. Soll das Risiko nicht für die Krebssterblichkeit, sondern für die Erkrankungswahrscheinlichkeit bestimmt werden, dann sind die Werte entsprechend zu verdoppeln, d. h. 0,18 bzw. 0,26 Prozent pro 10 mSv. Das entsprechende Leukämierisiko wird für Frauen und Männer mit 0,01 Prozent pro 10 mSv akuter Bestrahlung angegeben. Weil die Dosis-Wirkungs-Beziehung für Leukämie nicht linear ist, führt eine zehnfach niedrigere Dosis, d. h. von 1000 mSv auf 100 mSv, zu einer 20-fachen Erniedrigung des Leukämierisikos.