M. van Eijkeren. 2003 - Radiotherapie en Experimenteel

Cursus
Radiotherapie.
M. van Eijkeren.
2003
1
Radiofysica
.
1. HET ATOOM.
Alle materie is opgebouwd uit atomen. Een atoom is de kleinste hoeveelheid van een stof
welke nog dezelfde eigenschappen van die stof heeft.
Schil
electronen
Atoomkern
protonen
neutronen
Figuur 1: Een atoom bestaat uit een kern en een electronenwolk. De kern bevat positief geladen
protonen en niet-geladen neutronen. De electronenwolk bestaat uit negatief geladen electronen welke in
schillen voorkomen. De schil dichtst bij de kern is de K-schil, deze wordt gevolgd door de L, M, N, ...
schil. Het totale aantal electronen rond de kern is gelijk aan het aantal protonen in de kern.
De meeste atomen in de natuur zijn stabiel. Een atoom bestaat uit een kern, een
electronenwolk en veel lege ruimte. De kern, welke vooral de massa van het atoom bepaalt,
bevat zowel (positief geladen) protonen als neutronen. Hierrond bewegen zich (negatief
geladen) elektronen welke het ganse atoom elektrisch neutraal houden. Elk element wordt
gekenmerkt door zijn aantal protonen in de atoomkern en dus ook hetzelfde aantal
elektronen errond. De indeling van deze elementen vind men in de tabel van Mendeléev.
Voor de eerste twintig elementen zijn het aantal neutronen gelijk aan het aantal protonen;
naarmate men naar de zwaardere elementen gaat neemt het aantal neutronen ten opzicht
van het aantal protonen toe. De notatie van een element (X) wordt als volgt gegeven:
A X
Z
2
A = massagetal (aantal protonen + neutronen)
Z = atoomnummer (aantal protonen)
2. IONISERENDE STRALEN.
2a. Definitie van ioniserende stralen.
Dit zijn stralen welke bij hun doortocht door materie electronen uit hun baan rond de kern
losrukken waardoor het atoom een positief geladen ion wordt (vandaar de term ionisatie).
Wanneer er alleen energie overgedragen wordt op het electron zonder het uit het atoom los
te rukken spreekt men van een excitatie.
Een ionisatie kan op twee manieren gebeuren:
- rechtstreeks (door elektrisch geladen deeltjes zoals alfastralen, betastralen,
protonen, …)
- onrechtstreeks (door niet geladen deeltjes: elektromagnetische straling en
neutronen).
3
2b. Indeling van ioniserende stralen.
2b1. Elektromagnetische straling (EM-straling).
EM-straling beslaat een kontinu spectrum gaande van gamma-stralen over UV - licht,
zichtbaar licht, infrarood tot radio - en elektrische golven.
10
- 12
gamma
stralen
10
-8
10
-6
X - stralen
10
Infra - rood
-4
m
Radiogolven
electrische golven
eV
10
6
10
2
10
-2
10
-4
Figuur 2. Het electromagnetisch spectrum. De golflengte wordt in meter (m) uitgedrukt en de energie
in electronvolt (eV). Hoe groter de golflengte hoe lager de energie ( en omgekeerd ).
Deze straling bestaat uit fotonen, afzonderlijke energiepakketjes zonder elektrische lading
of rustmassa welke zich als golven aan de lichtsnelheid verplaatsen. Bij de meeste
interakties met materie gedragen zij zich evenwel als deeltjes.
4
Golflengte
Figuur 3. Vereenvoudigde voorstelling van een electromagnetische golf. Alleen de electrische component
is weergegeven. De magnetische component staat hier loodrecht op. De golflengte ( l ) is de afstand
tussen 2 golftoppen. Het aantal golven per tijdseenheid geeft de frequentie ( n ). De energie van een
electromagnetische golf wordt gegeven door E = hn met h = de constante van Planck.
De bindingsenergie van een electron in biologisch materiaal is ± 10 eV. De energie van
een foton moet dus meer dan 10 eV zijn om een ionisatie te veroorzaken. Zowel gammastralen (treden te voorschijn uit de kern van een atoom) als X-stralen (ontstaan in de
electronenwolk van een atoom) voldoen aan deze criteria.
In het UV-gebied hebben de fotonen een energie van 2 - 10 eV en veroorzaken dus geen
ionisaties maar wel excitaties waardoor de absorberende molecules (pyrimidine-basen)
geëxciteerd worden en chemische reakties aangaan.
Gamma- en X-stralen kunnen vrij diep in de weefsels doordringen alvorens ze gestopt
worden. In lucht geraken gammastralen het verst ( tientallen tot honderden meters) en
kunnen slechts door een dikke laag beton, lood of water gestopt worden.
5
2b2. Deeltjesstraling.
Dit zijn stralen bestaande uit deeltjes met een bepaalde massa.
DEELTJES MET EEN RUSTMASSA EN LADING:
- alfastraling (42He): groot ioniserend vermogen maar korte reikwijdte (enkele
centimeters).
- betastraling (ß- of ß+): electronen of positronen; minder ioniserend dan
alfastraling maar grotere reikwijdte (tientallen cm tot tientallen meters afhankelijk
van de energie).
- protonenstraling, deuteronenstraling, fissiefragmenten.
DEELTJES MET RUSTMASSA ZONDER LADING:
- neutronen: hun snelheid is afhankelijk van de kinetische energie (Ek)
6
3. INTERAKTIES TUSSEN IONISERENDE STRALING EN WEEFSELS.
3a. Gamma- en X-stralen.
Atomen bestaan voor een groot gedeelte uit lege ruimte zodat een niet onaanzienlijk
aantal fotonen zonder interaktie doorheen een atoom vliegt. Door de afwezigheid van
lading op een foton wordt de kans om zonder interaktie doorheen een atoom te komen
nog groter.
Indien er wel een interaktiegebeurt dan kan dit op 3 manieren gebeuren:
3a1. Foto - electrisch Effekt.
Dit effekt komt voor bij lage energieën (10 - 100 keV). Het foton geeft al zijn energie af
aan een electron op de K-schil (in 80 %) of op de L-schil (in 20 %). Dit electron wordt
uitgestoten en kan verdere ionisaties/excitaties veroorzaken. De vacante plaats op de
schil wordt gevuld door een electron uit een hogere schil met het uitzenden van een
“karakteristieke” X-straal welke vooral electronen uit hoger gelegen schillen losmaakt
(Auger-electronen). Werkzame doorsnede ≈ Z5 .
3a2. Compton -Effekt.
In het gebied van 100 keV tot 3 MeV verliezen de invallende fotonen hun energie vooral
door Compton-verstrooiing waarbij hogere energetische fotonen reageren met eerder
los gebonden electronen (dus in de buitenste schillen). Het invallend foton geeft dus
maar een deel van zijn energie af om het electron los te maken waarna het met een lagere
energie zijn weg voortzet. Dit foton kan dan verder ioniseren door ofwel het Comptoneffekt of het foto-elektrisch proces. Het Compton-effekt is onafhankelijk van het
atoomnummer (gelijke hoeveelheden van verschillende elementen hebben ongeveer
7
hetzelfde aantal electronen en de bindingsenergie van de electronen in dit proces zijn
klein).
3a3. Paarproduktie.
Wanneer de energie van het invallend foton groter is dan 1,022 MeV treedt er
paarproduktie op. Hierbij wordt een foton in de nabijheid van een geladen deeltje (vnl de
atoomkern) omgezet in een electron en een positron. Het electron gedraagt zich zoals
hoger beschreven. Het positron vertraagt door interaktie met atomen (excitatie, ionisatie
en remstraling) en eens traag genoeg vormt het samen met een electron een
“positronium” dat binnen 10-10 sekonde “annihileert” in 2 fotonen van 0,511 MeV elk en
die zich in tegenovergestelde richting verplaatsen. Paarproduktie ≈ Z2 + Z.
3b. Deeltjes.
Geladen deeltjes verliezen hun energie langs hun baan doorheen de materie. Zo zal een
alfadeeltje tijdens zijn trajekt botsen met electronen en deze uit hun baan rond de kern
brengen. Door die botsingen verliest het energie tot het uiteindelijk stilvalt. Het alfadeeltje
neemt dan 2 electronen en wordt een neutraal heliumatoom. In weefsels is de baanlengte
ongeveer 0,05 mm.
Electronen (betastraling) verliezen hun energie zoals beschreven voor een alfadeeltje
maar zij kunnen ook energie verliezen door remstraling (Bremsstrahlung) waarbij
electronen, in de nabijheid van een sterk positief energieveld van de kern, snel vertraagd
worden met verlies van hun kinetische energie welke omgezet wordt in warmte en
remstraling (is dus niets anders dan fotonen).
8
Neutronen bestaan uit een proton en een electron nauw met elkaar verbonden. Vermits
de beide ladingen even groot zijn en tegengesteld heeft het neutron geen lading. Het
neutron wordt dus niet afgebogen door een elektrisch of magnetisch veld. Omdat
neutronen door hun neutrale lading niet afgestoten worden door het elektrostatisch veld
van de kern kunnen zij door de kern opgeslokt worden. Deze kernen kunnen dan
onstabiel worden en uiteenvallen in verschillende (radioaktieve) produkten.
3c. Dosis.
3d1. Geabsorbeerde dosis:
Als ioniserende stralen interakties met weefsel ondergaan wordt aan dit weefsel dus
energie toegediend. De geabsorbeerde dosis (D) is de hoeveelheid energie omgezet per
massa-eenheid of anders geschreven:
D = dE/dm J kg-1
De SI - eenheid (Système international des Unités) voor geabsorbeerde dosis is de Gray,
genoemd naar een eminent fysicus.
1 Gy = 1 J kg-1
De vroegere eenheid voor geabsorbeerde dosis was de rad (radiation absorbed dose)
welke nog af en toe gebruikt wordt.
1 Gy = 100 rad
9
Radiobiologie.
1. Stralenschade aan cellen.
Blootstelling van cellen aan ioniserende stralen brengt schade aan de molecules toe wat
uiteindelijk lijdt tot cellulaire, metabole of chromosomale afwijkingen. Vooral de schade
aan het DNA zal een belangrijke invloed hebben op de cel. Zoals reeds vroeger gesteld
maakt straling electronen uit de atomen los. Deze electronen verliezen hun energie door
ionisaties. Deze kunnen de DNA molecule direct beschadigen. Vermits de cel voor 80 %
uit water bestaat zal vooral dat water geïoniseerd worden waardoor er waterradicalen
bestaan die ook het DNA aantasten. In dit laatste geval spreekt men van een indirecte
stralenschade.
Naast een aantasting van de basen of de suikers in het DNA kunnen ook enkelstreng of
dubbelstreng-breuken optreden. Indien geen herstel optreedt ontstaan er mutaties en
chromosomale afwijkingen welke eventueel de dood van een cel tot gevolg hebben. Men
neemt aan dat ongeveer 2000 stralings-geïnduceerde beschadigingen per cel nodig zijn om
deze te doden. Cellen kunnen zich geheel of gedeeltelijk van stralenschade herstellen
waarbij enkelstreng -breuken nog het gemakkelijkst te herstellen zijn. Hierbij wordt het
beschadigde stuk DNA door enzymes uit de streng geknipt waarbij dan in het
vrijgekomen gat opniew de ontbrekende stukken aangemaakt worden waarbij de andere
DNA-streng als voorbeeld dient. Door deze herstelprocessen wordt het effekt van een
bestraling afhankelijk van de bestralings -wijze (akute bestraling, meerdere frakties, laag
dosisdebiet).
10
Flow chart van DNA –schade.
11
Wanneer is voor een radiotherapeut een cel dood?
Als men cellen bestraalt met enkele honderden Gray ziet men dat alle funkties van die
cellen ophouden. We spreken dan van onmiddelijke celdood. Als wij nu lagere doses
gebruiken (enkele Gray) zien wij dat sommige cellen niet meer kunnen delen en zij
worden dan ook als dood beschouwd, zelfs als zij nog eenvoudige funkties, zoals het
maken van eiwitten enz, behouden.
Dit is een belangrijk begrip voor de radiotherapie omdat, als wij spreken van sterilisatie
van een tumor, wij bedoelen dat de cellen niet meer kunnen delen, zelfs al zijn zij nog altijd
aanwezig en is de tumor nog niet verdwenen. Dit is oa. typisch bij het prostaatcarcinoom
waar men soms 1 jaar na de bestraling nog altijd verdachte zones voelt en waar bij biopsie
nog altijd zogenaamde leefbare cellen teruggevonden worden. Vermits deze niet meer
kunnen delen, of zij bij deling afsterven, zijn het eigenlijk dode cellen.
2. Dosis - effect verhoudingen.
Zoals bij geneesmiddelen vaak het geval is ziet men ook bij stralingen dat naarmate de
dosis groter wordt het effect ook belangrijker wordt.
In de radiobiologie is het van belang te weten hoe de mate van celbeschadiging afhangt van
de toegediende stralingsdosis. Het percentage van gedode cellen kan bij een opklimmende
stralingsdosis stijgen van 0 % tot 100 %. In de beginjaren van de radiotherapie werd
proefondervindelijk de dosis voor een bepaald effect bepaald. Later werden wiskundige
formules, gebaseerd op de kansberekening, hiervoor ontwikkeld. Men bracht dan bvb
cellen van om het even welk weefsel in een schaaltje in kweek, ging deze dan éénmalig met
verschillende doses bestralen en keek hoeveel cellen er nog levend uitkwamen. Het
resultaat is een curve zoals hier getoond. Voor elke specifieke cellijn is deze curve
verschillend. In het eerste deel van de curve, bij de lage doses, zien we dat er een soort
schouder bestaat welke erop wijst dat de toegebrachte stralenschade onvoldoende is voor
12
het doden van de cellen. Zij kunnen zich van de stralenschade herstellen. Bij hogere
doses ziet men dat het aantal overlevende cellen in belangrijke mate afneemt en de
stralenschade dus belangrijker wordt.
De getoonde curves vertonen een rechtlijnig
(lineaire) gedeelte en een wat gekromd (quadratisch) gedeelte. Het model hiervan afgeleid
noemt men het lineair - quadratisch model ( LQ - model) en dit speelt momenteel een
belangrijke rol in verschillende toepassingen van de radiotherapie. Het wordt als volgt
omschreven:
SF = e-( aD + b D2)
waarbij
SF = surviving fraction ( overlevende celfraktie )
D = de toegediende dosis.
In de kliniek is het niet mogelijk de waarde voor de alfa en de beta te vinden maar men kan
wel de waarde voor alfa/beta bepalen en deze waarde is kenmerkend voor de gevoeligheid
van de normale cellen en tumorcellen aan straling. Hoe kleiner de verhouding a/b hoe
krommer de overlevingscurve, en hoe groter de schouder en ook de herstelcapaciteit.
Overlevende
fractie
1
0.1
0.01
0
2
4
6
Dosis
13
8
10
12
Deze verhouding wordt in Gray uitgedrukt. Over ‘t algemeen deelt men de cellen in 2
groepen in: deze met een lage a/b tussen 1 - 5 Gy (geven late stralingsreacties) en deze met
een hoge a/b tussen 6 - 12 Gy (= vroege stralingsreacties).
3. Fractionatie.
Onder fractionatie verstaat men het toedienen van een totale dosis door middel van
verschillende kleine, opeenvolgende doses. Het werd ingevoerd na experimenten op testes
van konijnen in het begin van deze eeuw. Het kwam er op neer de konijnen te steriliseren
zonder de huid te verbranden zoals gebeurde als men de dosis in één keer toediende. Als
men verschillende kleinere doses toediende voorkwam men de huidverbranding maar men
moest voor hetzelfde steriliserend effect de totale dosis wat verhogen. Bij fractionatie
dient men de lagere doses toe, in het schoudergebied van de overlevingscurve. In de tijd
tussen de eerste en de tweede fractie kunnen de cellen (een gedeelte van) de stralenschade
herstellen. Het grootste deel van de stralenschade wordt binnen de 4 - 6 uur hersteld. Het
tegengaan van late stralingsreacties kan dus door goede fractionatie bekomen worden.
Tumoren worden gerekend tot weefsels met hoge a/b. De tumorrespons kan worden
vergroot bij een gelijkblijvend laat effect door de totale dosis door fractionering te
verhogen, maar dit gaat dan wel ten koste van een versterking van de eventuele vroege
effecten op normale weefsels.
Let wel: als men fractioneert moet voor dezelfde stralenschade te bekomen de totale dosis
hoger liggen. Als de algemene behandelingstijd té lang wordt, bijvoorbeeld door een
onderbreking van de behandeling, speelt bij sommige tumoren repopulatie een rol
waardoor de kans op sterilisatie van de tumor verkleint. Men moet dan ook de totale dosis
verhogen afhankelijk van de onderbrekingsduur. De rol van repopulatie is vooral
beschreven bij hoofd- en halstumoren. Verschillende fractionatieschema’s zijn mogelijk:
14
3.1 Klassieke fractionatie: dit wil zeggen 5 x per week met doses van 1,8 - 2 Gy per
dag. Tussen elke fractie is 24 uur.
3.2 Hypofractionatie: minder fracties per week, gewoonlijk 3 met doses van ongeveer 3
Gy per fractie; de totale behandelingsduur is gelijk aan deze van klassieke fractionatie.
3.3 Hyperfractionatie: meerdere fracties per dag, met een lagere dosis per fractie (bvb.
1,2 Gy) maar in dezelfde behandelingsduur van de klassieke fractionatie.
3.4 Versnelde fractionatie:
Vermindering van de totale behandelingsduur zonder aanpassing van de dosis per fractie
of de totale dosis.
In de praktijk bestaat een zuivere hyperfractionatie of versnelde fractionatie niet omdat in
beide gevallen het erop neerkomt meerdere fracties per dag te geven. De vroege
straleneffecten op de normale weefsels vragen vaak een lagere fractiedosis bij versnelde
fractionatie en de tolerantiedosis wordt bij hyperfractionatie sneller bereikt dan bij
klassieke fractionatie.
4. Stralenschade aan weefsels.
Een weefsel (ook een tumor) is opgebouwd uit cellen waarbij verschillende groepen een
bepaalde funktie hebben. Vrij algemeen kunnen we elk weefsel indelen in verschillende
compartimenten. Afhankelijk van het type weefsel kan één compartiment meer ontwikkeld
zijn dan in een ander type weefsel.
Deze compartimenten zijn:
15
1. Stamcellen: ongedifferentieerde cellen welke niet delen (G0 stadium van de celcyclus)
maar bij weefselschade kan dit compartiment aangesproken worden om het weefsel te
herstellen.
2. Prolifererende cellen: deze nemen aktief deel aan de celcyclus. Dit zijn de delende
cellen welke zeer gevoelig zijn aan radiotherapie en chemotherapie.
3. Funktionele cellen: deze voeren specifieke opdrachten voor het weefsel uit, bijvoorbeeld
de aanmaak van eiwitten,… .
4. Eindcellen: Zijn cellen welke geen funktie meer uitoefenen, zij zijn reeds afgestorven, of
zullen spoedig afsterven.
In sommige weefsels zal het verschil tussen de compartimenten 2 en 3 te verwaarlozen
zijn.
De effecten van radiotherapie op bepaalde weefsels is sterk afhankelijk van de hoeveelheid
schade aan individuele cellen. Zolang de stralenschade beperkt blijft zal het weefsel nog
blijven funktioneren en zullen de afgestorven cellen vervangen worden. Pas na het
bereiken van een bepaalde drempel zal de de merkbare schade vlug tot 100 % stijgen
volgens een S-vormige curve. Ook de kans op sterilisatie van een tumor verloopt S vormig en men zal een compromis moeten zoeken om maximale sterilisatie van een tumor
te bekomen zonder maximale schade aan de normale weefsels.
5. Stralenschade aan organen.
Organen zijn opgebouwd uit verschillende weefsels en de schade aan een bepaald orgaan
is het gevolg van de schade aan de afzonderlijke weefsels. In de radiotherapie worden de
organen ingedeeld in deze met een hoge a/b, welke vroeg reageren en zorgen voor de akute
stralingsreakties, zoals de slijmvliezen en deze met een lage a/b, welke laat op de straling
reageren en instaan voor de chronische stralingsreakties, zoals bindweefsel, ruggemerg etc.
16
De tolerantie van de normale organen op radiotherapie is bepaald voor een klassieke
fractionatie en in de praktijk aanvaarden wij 5 % kans op complicaties wanneer wij zeggen
dat een bepaalde dosis verdragen wordt. Dit wordt soms uitgedrukt onder vorm van de
afkorting TD 5/5: dit is de tolerantiedosis waarbij de kans op complicatie 5 % is binnen de
5 jaar. Er bestaat ook een TD 50/5: dit is de kans op 50 % complicaties binnen de 5 jaar.
Bijvoorbeeld: Als we zeggen dat de TD 5/5 van het ruggemerg 50 Gy is dan bedoelen wij
dat, als het ruggemerg 50 Gy krijgt er 5 % kans op bijwerkingen mogelijk is. Dit is vrij
algemeen want de tolerantie ten opzichte van bestraling daalt wanneer het bestraalde
volume toeneemt.
1
0.9
0.8
0.7
Effekt
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
20
40
60
80
Dosis
17
100
120
6. Enkele factoren welke de gevoeligheid aan stralen beïnvloeden.
6a. Plaats in de celcyclus.
Zoals reeds vroeger aangeraakt zijn het vooral de delende ( = proliferende ) cellen welke
aan radiotherapie gevoelig zijn. De celdeling begint bij de mitose en wordt klassiek in 4
fasen ingedeeld.
M staat voor de mitose (de celdeling) welke zich binnen het uur voltrekt. Daarna is er
voor de cel een periode waarbij ze haar specifieke aktiviteit uitvoert (eerste “gap”, G1).
Het is vooral de duur van deze periode (5 tot 30 uur) die de uiteindelijke tijd tussen twee
celdelingen bepaalt. Als voorbereiding op een celdeling volgt dan een DNA-synthese (S)
fase van 6 tot 8 uur waarbij het genetisch materiaal verdubbeld wordt. Voor de eigenlijke
deling volgt dan nog een kleine tweede “gap”(G2) welke 2 - 4 uur duurt. Wanneer de
cellen zeer traag delen spreekt men van een vijfde fase nl. de G0 fase. Hierbij delen de
cellen niet maar zij kunnen, indien nodig, terug in cyclus komen.
Bij het bestralen van cellijnen in schaaltjes zag men dat ze het meest gevoelig zijn voor
stralenschade tijdens de M - fase, tijdens de G1- en S-fase zijn ze heel wat minder
gevoelig en naar het begin van de G2-fase neemt de stralengevoeligheid weer toe.
6b. Aanwezigheid van zuurstof.
Men heeft gezien dat in de afwezigheid van zuurstof de stralingsdosis ongeveer 3x hoger
moet zijn dan in de aanwezigheid van 100 % zuurstof. Dit is vooral van belang voor de
kans op sterilisatie van tumoren. Als een tumor groeit produceren de cellen stoffen welke
18
de aangroei van bloedvaten stimuleren. Deze groeien als het ware van buiten naar binnen.
De cellen welke binnen een straal van 180 µm van een bloedvat liggen worden nog goed
van zuurstof voorzien terwijl deze welke er verder van liggen minder zuurstof zijn en dus
hypoxisch zijn. Zij zijn meer resistent aan bestraling.
6c. De invloed van de LET.
De grootte van de stralenschade is zowel afhankelijk van de geabsorbeerde dosis als van
de ruimtelijke verdeling van de energieafgifte (LET). Hoe hoger de LET hoe meer
effectief de straling is in het veroorzaken van stralenschade. Men heeft ook gezien dat
naarmate de LET hoger is, de invloed van zuurstof minder belangrijk is. Hierdoor kan
men bvb neutronenstraling gebruiken om slecht doorbloede tumoren te bestralen. Ook
speelt het bij hoge LET straling minder rol of de cellen zich in de, gewoonlijk resistente, Sfase bevinden.
19
Effecten van radiotherapie
op de normale weefsels.
Deze kunnen ingedeeld worden in acute of laattijdige reacties.
1. Stralenkater.
1a. Beschrijving.
Over het algemeen zijn de meeste effecten van radiotherapie gelokaliseerd in het bestraalde
gebied. Er is evenwel één algemeen effect nl. de stralenkater.
Deze wordt gekenmerkt door een algemene malaise bij de patiënt.
Subjectieve klachten: abnormale moeheid, misselijkheid, braken, diarree en een gebrek aan
eetlust.
Objectief: soms afwijkingen aan het bloedbeeld (beenmergdepressie).
De oorzaak is vermoedelijk het vrijkomen van cellulaire afbraakproducten in de circulatie.
De ernst van het syndroom is individueel afhankelijk en wordt beïnvloed door:
-
de gebruikte techniek en apparatuur
-
de grootte van het bestralingsveld
-
de bestraalde organen (thorax en abdomen)
-
dosis
-
fysische en psychische toestand van de patiënt.
1b. Behandeling
-
degelijke voorlichting van de patiënt en nadruk leggen op het voorbijgaand
karakter van de symptomen.
-
Aanpassen of onderbreken van de bestraling
-
Voldoende voedsel- en vochtinname
20
-
Toedienen van stoffen die de tonus en motiliteit van de darmtractus verhogen
(Motilium of Primperan) en/of neuroleptica (Haldol) om het gevoel van nausea en
braken te verminderen.
-
Regelmatige temperatuurkontrole om optredende infecties te onderdrukken door
bvb. antibiotica.
2. Huid.
Ondanks het huidsparend effect van de megavolttherapie zal, in bepaalde
omstandigheden, de huid toch in min of meerdere mate belast worden. Voor de acute
reacties zijn het vooral de cellen in de basale laag van het epiderm welke door de
bestraling in hun celdeling geremd worden. Voor de laattijdige reacties zijn vooral de
effecten op de capillairen en het onderliggend bindweefsel belangrijk.
2a. Acute effecten.
Deze zijn afhankelijk van de intensiteit en de duur van bestraling. Zij kunnen het best
met brandwonden vergeleken worden.
-
1e graad: epidermitis sicca:
gekenmerkt door een donkerrood huiderytheem welke ontstaat 1 tot 2 weken na de
start van de radiotherapie. De huid wordt droog, schilferend en jeukt.
Na het
verdwijnen van de reactie kan een residuele pigmentatie overblijven. Bij bestraling in
een behaard gebied kan er haaruitval optreden. Dit is bij gefractioneerde bestraling
zo’n 18 dagen na de start van de behandeling maar kan ook bij een éénmalige dosis
van 3 tot 4 Gy. Deze haaruitval kan irreversiebel worden (acute dosis van 7 Gy en
gefractioneerd vanaf 30 Gy). Daarnaast kan er eveneens beschadiging van de
zweetklieren optreden.
21
-
2e graad: epidermitis exsudativa:
gekenmerkt door blaarvorming en vochtige desquamatie. Er is een diep purper
erytheem met irreversiebele haaruitval en destructie van de zweetklieren.
-
3e graad:
donkerrood erytheem met exsudatie
gevolgd door necrose en ulceratie.
Dit is een teken van zeer hoge doses
en is vaak het gevolg van een
overdosage.
2b. Laattijdige reacties.
Hierbij ziet men residuele pigmentatie welke ook afhankelijk kan zijn van de ernst van
de acute stralenreacties. Deze schade ontstaat vooral door beschadiging van de
capillairen en ten gevolge ervan doorbloedingsstoornissen. Deze kunnen leiden tot
atrofie en necrose. Door dilatatie van capillairen kunnen er telangiëctasieën ontstaan.
Er kan een reactieve bindweefselreactie ontstaan met fibrose tot gevolg.
22
2c. Behandeling van de effecten op de huid.
2c1. Preventie.
-
voorkomen van mechanische druk
o niet wrijven op bestraalde huid
o spannende kledingstukken vermijden
o geen kleefpleister op bestraalde huid
-
vermijden van chemische irritatie
o geen geparfumeerde poeders, lotions, deodorants gebruiken
o liefst electrisch scheren (geen zepen)
o bij wassen: liefst zepen met neutrale pH gebruiken, deppen
-
opletten voor blootstelling aan zonlicht
o hierdoor neemt de pigmentatie toe, zelfs maanden na het einde van de
bestraling. Best een zonnebrandcrème met hoge beschermingsfactor
gebruiken.
2c2. Behandeling.
Zolang een droge huidreactie: amandelolie, 2 x daags (deppen)
Bij exsudatie: aanstippen met eosine 2% in water of gentiaanviolet 0.25 % in water.
-
eventueel Flammazine – zalf ± vetgaze.
Bij alopecie kan een pruik voorgeschreven worden (gedeeltelijke terugbetaling van het
ziekenfonds).
Bij necrose en/of ulceratie: antiseptische oplossingen en plastische heelkunde.
23
3. Slijmvliezen.
De cellen van de mucosa van de slijmvliezen hebben een hoge turn-over zodat
slijmvliesreacties vlug optreden tijdens de bestraling.
3.1 Mondslijmvlies (stomatitis)
Na de start van een bestraling waar bij de mondholte geheel of gedeeltelijk in het
bestralingsveld zit ziet men:
-
erytheem van de mucosa
-
pijn bij slikken, voedsel- of drankinname
-
desquamatie met vorming van een dik beslag (fibrineuze epithelitis)
-
schimmelinfectie (vooral candida)
-
droge mond door indikking van het speeksel
Daardoor ontstaat er een gebrek aan eetlust (anorexie en cachexie)
3.1.a. Preventie
3.1.a.1 Vóór de aanvang van de behandeling.
Grondige gebitssanering. Bestraling van de mondholte gebeurt vooral bij mensen met een
tumor in het hoofd en halsgebied met vaak ook een carieus gebit. Door bestraling en de
daarmee gepaard gaande indikking van het speeksel en een meer alkalische zuurtegraad in
de mondholte wordt de caries slechter en neemt de kans op infectie toe.
De problemen blijven levenslang bestaan en zelfs na jaren moet men opletten met
tandextracties in een bestraalde mondholte (osteoradionecrose !!).
3.1.a.2. Tijdens de radiotherapie
-
preventief alle irratatie vermijden.
24
Geen alcoholische dranken, niet roken, geen zeer warme of zeer koude spijzen, opletten
met specerijen. Vaak geven ook kunstgebitten problemen: tijdens de radiotherapie zorrgen
zij voor bijkomende irritatie en zij passen slecht de eerste maanden na de radiotherapie
(ingedikt speeksel, oedeem postradiotherapie). Het is trouwens aangewezen de eerste
maanden na de radiotherapie geen nieuw kunstgebit aan te passen.
-
mondhygiëne
Tanden poetsen met een zachte tandenborstel en fluorhoudende tandpasta om tandbederf
te voorkomen. Na de maaltijden de mond spoelen met een ontsmettende oplossing.
Bij mondletsels de mond meermaals daags spoelen (bvb. met oplossingen welke
corticoïden, kunstmatig speeksel, schimmelwerende producten en soms xylocaïne
bevatten). Bij erge pijn kan een lokaal verdovend middel gebruikt worden (bvb. Syngel)
alhoewel men hierbij de epiglottis kan verdoven wat dan aanleiding kan geven tot
verslikken.
Eetlust stimuleren
Meer vis en gevogelte (minder prikkelend), indien nodig brijachtige voeding of bijvoeding
met hoogcalorische dranken (Nutridrink, ....). Eventueel dient er een maagsonde of
gastrostomie geplaatst worden. Bij gewichtsverlies van meer dan 10 % wordt de patiënt
best opgenomen voor intensieve voeding (bvb. TPN).
3.2 Keelslijmvlies
Bestraling van de farynx geeft dezelfde klachten als bestraling van het mondslijmvlies
maar het optredende oedeem kan voor slikklachten of heesheid zorgen. Bij uitgesproken
larynxoedeem kunnen er zich zelfs ademhalingsmoeilijkheden voordoen en dit ot lange
tijd na het beëindigen van de radiotherapie. Ook hier moet lokale irritatie vermeden
worden (roken!!). Als therapie kan men corticoïden voorschrijven.
25
3.3 Slokdarm-, maag- en darmslijmvlies.
Een radiatie-oesofagitis ontstaat bij een bestraling van het mediastinum of zelfs thoracale
wervelmetastasen. De patiënten hebben vaak het gevoel van “ tegen een stok te slikken”.
Naast een aangepaste voeding (cfr. boven) kan men Polysilon gel of Syngel voorschrijven
(vormen een film op het slijmvlies).
Een ontsteking van het maagslijmvlies (gastritis) treedt op bij abdominale radiotherapie
maar ook bij bestraling van wervelmetastasen ter hoogte van de laag thoracale – hoog
lumbale wervelzuil. De klachten zijn maagpijn, zure oprispingen, nausea en braken. Bij
hoge doses ( boven de 55 Gy ) kunnen maagulceraties en bloedingen optreden. Men kan
Mylanta, Zantac, ... geven en eventueel anti-emitica.
Ten gevolge van een acute radiatie-enteritis kan er ook braken optreden al dan niet
geässociëerd met darmkrampen en diaree. De behandeling is ook symptomatisch (antiemetica zoals Primperan, Zofran, ...) en Imodium. Bij hoge doses (meer dan 50 Gy), en
op langere termijn kunnen er stricturen ontstaan met het beeld van (sub)obstructie.
Een rectitis ontstaat bij bestraling op het kleine bekken. De symptomen zijn tenesmen,
soms met rood bloedverlies per anum (zeker wanneer er hemorrhoïden aanwezig zijn).
Als behandeling dient men te zorgen voor een vlotte stoelgang en kunnen lokaal
corticoïden toegediend worden (Sheriproct).
Bij doses boven de 65 tot 70 Gy kunnen er laattijdige problemen optreden met atrofie,
ulceratie en zelfs fistulisatie. De behandeling bestaat uit Betnesol-lavementen, soms lokale
instillatie met formol of chirurgie.
3.4 Blaasmucosa
Bij een bestraling op het kleine bekken krijgt de blaas vaak een belangrijke dosis.
Complicaties kunnen optreden bij doses boven de 70 Gy. Na vroeger operatief ingrijpen
en bij urinaire infecties kunnen er vroeger complicaties optreden.
26
Reeds bij lage doses treedt er een hyperemie van de blaasmucosa op waardoor er een
verhoogde kans op infectie bestaat. Een voldoende vochtinname en een urinair
antisepticum of antibiotherapie, steeds na urinekweek zijn hierbij voldoende. Bij sterk
uitgesproken klachten kan men een antispasmodicum of analgeticum geven. Soms moet
men de radiotherapie gedurende enkele dagen onderbreken.
Lange tijd na de bestraling is er, afhankelijk van de toegediende dosis en eventueel
voorafgaande ingrepen, een zkere mate van fibrose waardoor de blaascapaciteit kan
verminderen. Een infectie moet steeds uitgesloten worden.
Vanaf één jaar na de
radiotherapie zijn er bij de meeste patiënten, in min of meerdere mate, telangiëctasieën ter
hoogte van de blaasmucosa te vinden welke af en toe kunnen bloeden.
3.5 Vaginaal slijmvlies
Een vaginitis geeft lokaal pijn en afscheiding van een, soms slechtriekend vocht. Steeds
moet men een kweek van dit vocht uitvoeren om een gepaste, eventueel antibiotische
behandeling te starten. Daarnaast kunnen vaginale schedespoelingen met Isobetadine
gynecologische oplossing of Kamillosan helpen.
4. Beenmerg.
Bij om het even welke bestraling wordt ook een deel van het beenmerg bestraald. De
eventuele te merken daling in de bloedcellen hangt af van de hoeveelheid bestraald merg.
De distributie van het merg ziet er als volgt uit:
- schedeldak & kaakbeen
13 %
- humeri, scapulae, claviculi
8%
- sternum en ribben
- wervelzuil
10 %
28 %
- heupbeenderen
34 %
- dijbeenderen
4%
27
De meest gevoelige cellen zijn de witte bloedcellen (vnl. Lymfocyten). Men ziet dus eerst
een leukopenie, gevolgd door een thrombopenie.
Anemie treedt pas laattijdig op
(levensduur van rode bloedcellen is 120 dagen).
5. Long.
De acute stralenreactie op de longen noemt men de radiatiepneumonie (ontstaat vaak
binnen de 6 maand na de radiotherapie). Deze kenmerkt zich door een prikkelhoest en
een variabele graad van dyspnoe. Niet alleen de bestralingsdosis (meer dan 20 Gy) maar
ook het bestraalde longvolume speelt hierin een rol. De behandeling bestaat uit het
toedienen van corticoïden.
Op lange termijn kan longfibrose ontstaan.
6. Oog.
Acute effecten zijn een conjunctivitis en eventueel een keratitis. Deze ontstaan vooral door
het aantasten van de traanklieren. Men kan deze effecten voorkomen of beperken door
ofwel een goede loodafscherming of lokaal methylcellulose 1.25 % oogdruppels met ’ s
avonds Duratears zalf. Bij elke radiotherapie waarbij het oog bestraald wordt is het
raadzaam de patiënt door een ofthalmoloog te laten volgen.
De ooglens is het meest gevoelige orgaan voor effecten op lange termijn. Bij
gefractioneerde radiotherapie bedraagt de dosis voor het ontwikkelen van cataract ± 10
Gy. Deze aandoening kan chirurgisch behandeld worden.
Het netvlies kan een gefractioneerde dosis van ± 50 Gy aan; de oogzenuw ± 55 Gy.
7. Ruggenmerg.
Het normale ruggenmerg kan bij een klassiek gefractioneerde radiotherapie een dosis aan
van 45 tot 50 Gy op een gebied kleiner dan 10 cm.
Soms ontstaat vrij vlug na
radiotherapie een syndroom van L’Hermitte. Hierbij treden er paresthesieën op wanneer
28
de patiënt het hoofd voorover buigt.
Deze bijwerking berust op een tijdelijke
demyelinisatie welke verdwijnt een 9-tal maand na het beëindigen van de radiotherapie.
Een laattijdige complicatie van een overdosage is een myelitis transversa wat overeenkomt
met een dwarslesie.
Indien er reeds schade is aan de endotheelcellen van de kleine bloedvaten door bvb.
hypertensie, diabetes, .... kunnen de effecten vroeger optreden.
29
Externe Radiotherapie.
1. Gebruikte toestellen.
1.1. Radioaktieve stof:60Cobalt.
Alhoewel reeds in 1934 kunstmatige radioaktiviteit ontdekt werd door Irène Curie en
Frédéric Joliot werden pas na de tweede wereldoorlog voldoende nucleaire centra in
gebruik genomen voor de produktie van kunstmatige radioaktieve stoffen.
59
Co wordt in
de neutronenflux van een kernreaktor gebracht om radioaktief 6 0Co te maken volgens
volgende reactie:
59
Co + 10n —>
27
60
Co
27
Het radioaktieve cobalt desintegreert dan met een halveringstijd van 5,27 jaar volgens:
60
Co —>
27
60
60
Ni * + ß- (0,318 MeV) —>
28
Ni + gamma 1,17 MeV + gamma 1,33 MeV.
28
Het radioaktieve cobalt, onder vorm van verschillende cylindertjes in een container met een
doormeter van ± 1,5 cm, wordt in een loden omhulsel geplaatst met 2 loden schuiven.
Eens geopend komt de bron vrij en kan men stralen. Na verloop van een voorafbepaalde
tijd gaan de schuiven dicht en is de bron dus van de buitenwereld afgesloten.
30
Het ontladen en laden van een Cobalt
eenheid.
De Cobaltbron wordt uit een container in het
toestel geschoven.
Doorsnede van een Cobalttoestel.
Bron
De bron is omkapseld en wanneer
toestel niet werkt afgesloten van de
buitenwereld.
Wanneer het toestel aangezet wordt
komt de bron vrij en is er straling in de
ruimte aanwezig.
Bundelopening
31
1.2. Kunstmatig opgewekte straling.
Bij kunstmatig opgewekte straling worden electronen in een luchtledige buis onder een
potentiaalverschil versneld. electronen worden geproduceerd door thermionische emissie
van een “gloeidraad” (een tungsten filament op hoge temperatuur). De energie van de
electronen wordt beschreven naar het gebruikte potentiaalverschil: worden electronen
versneld door een potentiaalverschil van 1 miljoen Volt (1MV) dan is hun energie 1
miljoen electronvolt (1 MeV). De energie van gammastralen en geladen deeltjes wordt
ook in MeV uitgedrukt. Voor de produktie van X-stralen botsen de electronen op een
metalen doel (target) waarbij, naast warmte, remstraling optreedt.
Kathode
Anode
ß-
X-stralen
De energie van X-stralen wordt uitgedrukt in Volt (kV, MV) en is gelijk aan de energie van
de electronen welke deze X-stralen geven. Deze konventie is aanvaard omdat deze Xstralen een gans spectrum omvatten en één enkele energie om deze te omschrijven is niet
voldoende. Dus electronen met een energie van 200 keV geven 200 kV X-stralen (met
32
echter een spectrum tussen 0 en maximaal 200 kV waarbij slechts een klein percentage Xstralen deze maximale energie hebben).
1.2.1. Laagvolttherapie (10 - 140 kV)
Door het potentiaalverschil klein te houden bekomt men weinig energetische X-stralen die
niet diep in de weefsels doordringen en welke dus gebruikt worden voor de bestraling van
oppervlakkinge tumoren. Men kan de “zachte” X-stralen komponente van de “harde”
komponente scheiden door het gebruik van filters. Bij het instellen van een behandeling is
het van het grootste belang de juiste filter te kiezen omdat de “output” (en dus ook de
bestralingstijd) hiervan sterk afhankelijk is en bij inkorrekt gebruik belangrijke over- en/of
onderdosage kan voorkomen.
De kleine röntgenbuis wordt door een gepaste adaptor rechtstreeks tegen het te bestralen
letsel gebracht (kleine focus - huid afstand) en daarom spreekt men ook van
kontakttherapie.
1.2.2. Orthovolttherapie (200 kV - 1 MV)
Het meest gebruikt waren de toestellen van 200 - 250 kV. Door de grotere energie en de
grotere focus - huid afstand sprak men ook wel van “diepe radiotherapie”. Tot voor de
ontwikkeling van de Cobaltmachines werden deze toestellen gebruikt voor de behandeling
van dieper gelegen tumoren. Sindsdien zijn deze toestellen alleen nog van historisch
belang.
33
1.2.3. Acceleratoren (versnellers, 1 - 40+ MV)
1.2.3a Lineaire versneller (LINAC = lineaire accelerator)
Het algemene principe is hetzelfde als beschreven bij de betatron namelijk een versnelling
van electronen. In tegenstelling tot wat bij de betatron gebeurt worden de electronen niet
cirkulair maar rechtlijnig versneld. De bron van electronen is een tungsten gloeidraad
(=electron gun). Deze electronen worden versneld door een microgolf geproduceerd door
een magnetron of een klystron.
Microgolven zijn elektromagnetische golven. De
electronen worden versneld door de elektrische komponente van de golf en zo door de
golf verder gedragen (zoals een surfer op een golf) in een golfpijp onder hoog vacuum. In
het eerste deel van de golfpijp worden de electronen versneld tot de lichtsnelheid. Vermits
massa zich niet sneller dan het licht kan bewegen neemt door de verdere energietoevoer de
ele ctrone nkanon
vacuüm pomp
ver snellerbuis
Af buigm a gneet
collimatoren
golfpijp
Klystron
porta l ima ging
device
massa van het electron toe. Op het einde van de golfpijp worden de electronen door een
elektromagneet afgebogen en geven X-stralen
34
wanneer zij op een target botsen. Indien deze target uit de bundel gelaten wordt dan krijgt
men electronenstralen. De microgolven zelf worden ofwel hergebruikt ofwel opgevangen.
Tegenwoordig wordt een lineaire accelerator meer gebruikt dan bvb een cobaltbron.
Voordelen:
- zowel electronen als fotonen-straling
- kleinere target waardoor kleinere penumbra en dus scherpere veldgrenzen
- mogelijkheid op lange afstanden te stralen en dus grotere velden
- afhankelijk van de energie kan men dieper gelegen organen bestralen
Nadelen:
- zeer duur toestel
- veel electronica en vraagt dus veel onderhoud
- bij hoge energieën eveneens neutronenproduktie waardoor meer afscherming
35
Tegenwoordig kunnen de LINACs uitgerust zijn met een multileaf collimator. Deze
collimator bestaat in één richting uit ± 40 smalle loodlammellen welke afzonderlijk
kunnen bewegen en
zodoende kan men het gebruik van afzonderlijke loodblokken in belangrijke mate
verminderen.
Daarnaast wordt kan er ook gebruik gemaakt worden van een zogenaamde “ electronic
portal imaging device ( EPID )” .
Hiermee kunnen er tijdens de bestraling
röntgenopnames van het bestraalde gebied gemaakt worden.
1.2.3c Cyclotron.
Het cyclotron kan protonen en andere positief geladen deeltjes (ionen) versnellen. Deze
deeltjes kunnen direkt gebruikt worden voor radiotherapie of kunnen nog andere deeltjes
zoals neutronen produceren. Het belangrijkste deel van een cyclotron is een platte schijf
doormidden gesneden zodat men 2 D-vormige stukken krijgt (=”Dees”). Deze 2 D’s
zijn door een kleine afstand van elkaar gescheiden met in het midden een ionenbron.
Door een wisselspanning kunnen nu de geproduceerde ionen versneld worden. Het
ganse systeem wordt in een magnetisch veld gebracht zodat de versnelde deeltjes
36
afgebogen worden en een spiraalvormige baan doorlopen. Eens de gewenste energie
worden deze deeltjes afgebogen.
In de praktijk kan men een cyclotron gebuiken voor:
- de produktie van kortlevende isotopen voor diagnositiek ( PET-camera )
- neutronenbestralingen
- Pi-mesonen, ... stralingen (synchrocyclotron)
Korte samenvatting over de dieptewerking van de stralenbundels:
Percentage Depth Dose (PDD)
120
100
80
15 MV
60
40
4 MV - Cobalt
200 kV
20
10 MeV electronen
0
0
5
10
15
Diepte
20
25
(cm)
Zoals in bovenstaande tekening duidelijk is krijgt men bij electronenstraling 100 % van de
gegeven dosis aan de huid (huidverbranding!) maar een snel verval naarmate de electronen
dieper in de weefsels doordringen. Deze diepte is ongeveer het aantal MeV van de
electronenbundel gedeeld door 2 - 3. Bij hoog energetische gamma- of X-stralen ziet men
in de eerste millimeters tot centimeters van de huid een opbouw van de dosis. Naarmate
de energie hoger is, is ook de opbouwdiepte groter. Vermits de 100 % van de dosis pas in
de onderhuidse weefsels bereikt wordt spaart men de huid dus gedeeltelijk uit waardoor er
37
minder hevige huidreakties ontstaan. Als men met een oppervlakkige huidtumor te doen
heeft wordt deze door dit type straling eveneens uitgespaard en kiest men dus beter een
electronenbundel. Eens de 100 % bereikt ziet men een dosisverval afhankelijk van de
diepte waarbij opvalt dat dit dosisverval minder is voor de zeer hoog energetische stralen.
Daarom gebruikt men deze stralen als men diepgelegen tumoren wil bestralen zoals
baarmoeder(hals)kanker.
2. Verloop van een radiotherapeutische behandeling.
2.1 Voorbereiding tot de bestraling.
Om het gezonde weefsel zo veel mogelijk te sparen is
een exacte lokalisatie van het bestralingsveld
noodzakelijk.
In eerste plaats is hiervoor een
beschrijving van het tumorvolume belangrijk zoals
men kan vinden in het operatieverslag, radiografieën,
isotopenonderzoeken, ... . Voor de start met de
werkelijke bestraling gebeurt het volgende:
2.1.1 Simulatie.
Een simulator is een röntgentoestel waarbij de elke
beweging van het bestralingstoestel nagebootst kan worden. Visuele kontrole gebeurt
door scopie. Eens men besloten heeft hoe de tumor op de beste manier (dus met zo
weinig mogelijk bestraling van normaal weefsel) bereikt kan worden neemt men een
röntgenfoto (voor eventuele latere kontrole met medico-legaal belang) en tekent men het
veld op de patiënt af. Dit kan door het aanbrengen van lijnen met een Fuchsine-
38
zilvernitraatoplossing op de huid van patiënt, door tatoeage van de belangrijkste punten of
door het aftekenen met stift. Natuurlijk moet de patiënt verwittigd worden deze markering
niet af te wassen (geldt niet voor tatoeage).
Op de simulatiefoto’s worden soms afschermingen
getekend waarvoor dan blokken gegoten kunnen worden.
Hiervoor gebruikt men cerrobend, een legering met een
laag smeltpunt (96°C) samengesteld uit bismuth (52.5 %),
lood (32 %) en tin (15.5 %).
Indien een moeilijke veldkonfiguratie nodig is om een tumor te bestralen of als men
rakelings langs kritische normale organen moet stralen (oog, ruggenmerg) laat men voor
de aftekening een “masker” maken waarin de patiënt geïmobiliseerd wordt.
Dit gebeurt vooral bij bestralingen in het
hoofd en halsgebied.
Een bijkomend
voordeel is dat de patiënt geen lijnen op
zijn gezicht heeft. De nadelen evenwel zijn
de warmte bij het dragen onder het
bestralingstoestel en de meer uitgesproken
huidreakties indien het veld niet
uitgesneden wordt (de invallende stralenbundel maakt geen onderscheid tussen het masker
en de huid waardoor de opbouw van de dosis in het masker valt en het voordelige
huidsparend effekt wegvalt).
2.1.2 Tomodensitometrie (TDM / CAT-scan).
Op het simulatietoestel of voor de simulatie, indien nodig, wordt op het niveau van de
tumor en/of de kritische organen een TDM-foto genomen waarbij men op een doorsnede
de lokalisatie van de tumor ten opzichte van de normale weefsels kan bepalen. Deze foto
is ondermeer nodig voor de:
39
2.1.3 Computerplanning.
Hierbij worden de gegevens van de TDM-foto in een computer ingebracht. Deze
computer bevat alle gegevens van het bestralingstoestel en geeft de radiotherapeut een idee
over de dosisverdeling in de diepte door het berekenen van isodosen (lijnen welke punten
die dezelfde dosis ontvangen verbinden).
Deze computer berekent ook de
bestralingstijden.
Voorbeeld van een planningcomputer.
Bij de eerste bestraling wordt de patiënt door de radiotherapeut “ingesteld” waarbij, onder
het toestel, nog eens alle gegevens gekontroleerd worden. De bestralingsvelden worden
gefotografeerd (polaroidfoto). Indien gewenst wordt een “gammafoto” genomen. Dit is
een röntgenfoto genomen met het bestralingstoestel waarbij de lokalisatie van de blokken
bekeken wordt.
2.1.4. Virtuele simulatie.
Tegenwoordig maakt men meer en meer gebruik van “virtuele simulatie”. Hierbij wordt
van een patiënt in behandelingshouding eerst een CT gemaakt van het doelvolume met
ruime marges. In de computer wordt dan de patiënt driedimensioneel gereconstrueerd.
Dan worden eerst de velden en hun invalshoeken bepaald met de dosisberekeningen en
40
kan men proberen de kritische organen uit het bestralingsveld te houden. In de patiënt
wordt er een “isocentrum “ bepaald ( = punt waardoor alle centrale assen van de bundels
lopen). De projecties van het isocentrum worden dan door middel van de simulator op de
patiënt aangebracht.
3. Verpleegkundige taak.
3.1 Bij de voorbereidingen (simulatie)
* patiënt geruststellen
* Indien nodig helpen bij ontkleden en positioneren op de simulatietafel
* klaarleggen van loden strips (nodig voor afbakenen bestralingsveld tijdens skopie)
* zorgen dat de definitieve markering aanwezig is (fuchsine, tatoeagemateriaal)
* filmcassettes identificeren, aanbrengen en verwijderen na nemen foto
* patiënt verwittigen dat de lijnen niet mogen afgewassen worden
* hulp bieden bij heraankleden
* dossier in orde maken
* afspreken en kontrole van de TDM-aanvraag
* tafel voorzien van een nieuw laken voor de volgende patiënt
3.2 Tijdens en na de bestraling
* patiënt geruststellen
* hulp bij aan- en ontkleden
* zorgvuldig patiënt positioneren en richten van de stralenbron
* de nodige blokken voor bescherming aanbrengen
* patiënt inlichten omtrent alleen blijven tijdens de bestraling
* kontrole van patiënt (video en audio)
* instellen van de bestralingstijd
* tijd en toegediende dosis op de bestralingsfiche aanbrengen
* afspraken maken voor volgende bestraling
* afspraken maken voor bloedonderzoeken, ... op vraag radiotherapeut
* rekening houden dat de patiënt wekelijks door de dokter gezien moet worden
* bij problemen (technisch of medisch) dokter verwittigen
41
Brachytherapie.
Onder brachytherapie, een term voor de eerste maal gebruikt in 1931 door Forssel
(Zweeds radiotherapeut), verstaat men een bestraling op korte afstand (in tegenstelling tot
teletherapie) gebruik makend van radionucliden. Ondertussen werden er verschillende
termen ingevoerd zoals:
Curietherapie = brachytherapie
Plesiotherapie = bestralingsbronnen in kontakt met weefsels
Endocurietherapie = interstitiele therapie = bestralingsbronnen ingeplant in
weefsels.
De geschiedenis van de brachytherapie begon in Parijs in 1896, kort na de ontdekking van
de X-stralen door Röntgen in 1895. Henri Becquerel ontdekte dat de mooi fluorescerende
uraniumkorrels een fotografisch gevoelige laag aantasten en kende die eigenschap aan
bepaalde stralen toe. In 1898 slaagden Marie en Pierre Curie erin, na polonium, ook
radium te isoleren. Na het ontstaan van een bestralingsulcus op de arm van Becquerel
werd radium voorgesteld voor de behandeling van kanker. Mede gezien het slechte
doordringingsvermogen van de externe radiotherapietoestellen kende het gebruik van
radium een grote bloei.
Een tweede belangrijke stap in de brachytherapie was de ontdekking van kunstmatige
radioaktiviteit in 1934 door Jean Frédéric Joliot en Irène Curie maar door de tweede
wereldoorlog werd de ontwikkeling van deze radioaktieve bronnen uitgesteld.
Door de stagnatie van de brachytherapie met de eerder grote radiumbronnen, door het
ontstaan van radioprotektie en door de vlugge technische inovaties van de teletherapie
(ontwikkeling van hoogenergetische machines en dosimetrie) in de 50er jaren werden de
indikaties voor brachytherapie tot een minimum herleid.
42
Pas na het vervangen van radium door iridium en de ontwikkeling van “afterloading”
door Henschke in New York ontstond voor de brachytherapie een renaissance welke
momenteel nog steeds voortduurt.
1. Het begrip radionuclide.
De meeste atomen in de natuur zijn stabiel. Hun kern bevat evenveel protonen als
neutronen waarrond zich elektronen bewegen die het geheel elektrisch neutraal houden.
Elk element wordt gekenmerkt door zijn aantal protonen in de atoomkern en dus ook
hetzelfde aantal elektronen errond. De notatie van een element wordt als volgt gegeven:
A
Z
X
A = massagetal (aantal protonen + neutronen)
Z = atoomnummer (aantal protonen)
Nu bestaan er van elk element isotopen. Deze bezitten een gelijk aantal protonen in de
kern, en ook eenzelfde aantal elektronen errond, en staan in de tabel van Mendeléyev op
dezelfde plaats ( Grieks: isos, tôpos). Het verschil zit hem in het aantal neutronen in de
kern. Indien een kern té veel of té weinig neutronen bevat is deze onstabiel ( =
radionuclide) en evolueert naar een kern met een beter evenwicht.
2. Radioaktiviteit
Het omvormen van ontstabiele kernen naar kernen met een beter evenwicht noemt men
radioaktiviteit. Dit verval gaat gepaard met het uitzenden van ioniserende straling.
De eenheid van radioaktiviteit komt overeen met 1 omvorming (desintegratie) per seconde
en dit is 1 Bq (Becquerel). Dus:
1 Bq = 1 desintegratie s-1
Vroeger, toen men alleen radium had, gebruikte men hiervoor de Curie (Ci) wat 3,7.101 0s-1
was, namelijk het desintegratiedebiet van 1 gram radium. De aktiviteit van heel wat
43
isotopen gebruikt in de geneeskunde wordt nog in mCi (millicurie = 1/1000 Ci) gegeven.
Men kan dan gemakkelijk omreken 1 mCi = 37 MBq.
3. Halveringstijd.
Elk radionuclide wordt gekenmerkt door een eigen halveringstijd. Dit is de tijd nodig om
het aantal radioaktieve kernen met de helft te doen verminderen.
Radionuclide
Fysische Halveringstijd
Plutonium - 239
2.4 104 jaar
Radium - 226
1620 jaar
Cesium - 137
30 jaar
Cobalt - 60
5.2 jaar
Iridium - 192
74 dagen
Iood - 125
60 dagen
Iood - 131
8 dagen
Yttrium - 90
64 uur
Technetium - 99m
6 uur
Fluor - 18
109 min
Zuurstof - 15
123 sec
44
4. Radioaktieve preparaten.
4.1 Gesloten bronnen
Het radionuclide wordt omgeven door een afscherming.
In de brachytherapie worden de verschillende radionucliden (Radium, Cesium, Iridium)
vaak omgeven door en platina-omhulsel van 0,1 - 0,5 mm. Dit hulsel houdt het
radioaktieve deel van de bron omkapseld en absorbeert ook de niet gewenste alfa en/of
betastralen.
4.1.1 Klinisch gebruik van gesloten bronnen.
4.1.1.a Radium
Radium was gedurende de eerste helft van de 20e eeuw het enig gekende radionuclide en
werd in verschillende vormen klinisch gebruikt. Het heeft een halveringstijd van 1620 jaar
maar de eerste 5 vervalperioden met onderandere vorming van het radioaktieve radongas
gebeuren vlug zodat enkele weken na het inkapselen een radioaktief evenwicht bereikt
wordt.
Problemen in verband met het gebruik van radium:
* Hoge energie van de gammastralen: 1,44 MeV en 2,42 MeV. Gezien de tubes of de
naalden manueel geplaatst worden betekent dit een hoge stralenbelasting voor de arts en
verplegenden in het operatiekwartier.
* Produktie van een radioaktief gas: radon. Indien om een of andere reden het omhulsel
beschadigd raakt kan dit gas ontsnappen en dus een besmettingsgevaar voor de
omstaanders geven.
45
* Radium zelf is als een zout in de tubes aanwezig zodat bij het breken ervan een korrelige
substantie vrijkomt welke moeilijk te verwijderen is. Gezien de lange halveringstijd van
radium kan een besmetting ernstige gevolgen hebben.
Radiumtubes dienen dus minstens één maal per jaar op lekken nagekeken te worden.
4.1.1.b Cesium
137
Cs ontstaat als fissieprodukt in kerncentrales. Het heeft een halveringstijd van 30,18
jaar en zendt naast betastraling, welke in het omhulsel geabsorbeerd wordt en klinisch niet
relevant is, ook gammastraling met een energie van 0,662 MeV uit. Doordat cesium in
dezelfde tubes en naalden als radium verpakt werd kon men de ervaringen met radium
opgedaan verder gebruiken. Bijkomende voordelen waren:
* lagere energie van de gammastralen zodat de stralenbelasting bij het plaatsen
verminderde.
* Cesium is een metaal in vaste vorm (verpulvert niet) en produceert geen gas.
* Voor eenzelfde gewicht metaal heeft men meer radioaktiviteit dan bij radium zodat
uiteindelijk de bronnen kleiner kunnen zijn.
Cesium wordt vooral in de Plesiotherapie gebruikt (Cervix- en uterusca).
4.1.1.c Iridium
192
Ir wordt meer en meer gebruikt in de kliniek:
* Emissie van laag energetische gammastralen: gemiddeld 0,4 MeV
* Wordt op de markt gebracht onder vorm van draden 0,3 - 0,5 mm doormeter welke men
op de gepaste lengte kan knippen. Het inbrengen is minder traumatiserend dan met
gebruik van radiumnaalden.
* De halveringstijd is 74,02 dagen.
* Men kan gebruik maken van afterloading zoals ook voor cesium.
46
Iridium draden worden gebruikt in de interstitiele therapie (Hoofd- en Halstumoren,
Borstcarcinoom,
Huidtumoren)
en
in
de
plesiotherapie
(Cervix-
en
Endometriumcarcinoom).
4.1.1.d Iood 125
Wordt sinds 1960 in de Verenigde Staten gebruikt voor interstitiële therapie. De
halveringstijd bedraagt 60 dagen met een gemiddelde energie van 30 keV. Vaak worden
de zaadjes permanent ingeplant bvb in hersentumoren. Door de lage energie van de
stralen is slechts een minimale of geen afscherming noodzakelijk.
4.2 Open bronnen
Intracavitaire injectie: Vloeistoffen die in de lichaamsholten gespoten kunnen worden
(pleura, peritoneum) bij maligne vochtuitstortingen zoals 1 9 8Au of 9 0Y.
(Intraveneuze of) perorale toediening: 1 3 1I voor schildklieraandoeningen.
47
5. Afterloading.
Figuur: een computergestuurd
toestel gebruikt voor remote
afterloading (HDR en PDR;
Nucletron-Oldeft B.V.)
Zoals
eerder
vermeld
werden radiumtubes of naalden manueel ingeplant
wat voor de
arts
en
verplegenden een zware
stralenbelasting betekende.
Henschke, een naar de VS
uitgeweken
Duitser,
ontwikkelde in de 50er jaren
in het Memorial Hospital in
New York een nieuwe
techniek welke hij
“
afterloading “, dus na-laden,
noemde. De ganse techniek
bestaat
erin
bepaalde
applikatoren (metalen of plastieken buisjes) bij de patiënt, al dan niet onder algemene
anaesthesie, in te planten. Daarna volgt een simulatie met zogenaamde “valse ladingen”
(radio-opaak, niet-radioaktief met dezelfde dimensies als de radioaktieve bronnen) en kan
hierop een komputerplanning verricht worden. Eens blijkt dat alles Ok is worden de
radioaktieve bronnen bij de patiënt op zijn kamer in de applikator geschoven. Dit kan
manueel gebeuren of door middel van een machine wat men “remote afterloading”
48
noemt. De “radioaktieve tijd” van een applikatie wordt zo tot een minimum herleidt.
Indien men van een machine gebruik maakt kunnen de bronnen, telkens de patiënt
verzorging nodig heeft, in een loden container gebracht worden. Na het verlaten van de
kamer worden deze dan weer in de patiënt geschoven.
Figuur: Voorbeeld van een miniatuur Iridium-192 bron voor gebruik bij remote afterloading. De bron is
bevestigd (door middel van een lasertechniek) aan een roestvrij stalen kabel. Totale lengte is 130 of 150
cm. Deze bron wordt om de 3 maand vervangen.
Mechanisme voor aandrijving: Een stapmotor schuift de bron via holle kabels in de applicator. Er worden
stappen van 2.5 tot 5 mm
gebruikt. Op elke positie
blijft de bron gedurende een
bepaalde tijd (seconden)
stralen.
49
6. Systemen in de Brachytherapie.
Het bepalen van de dosis door een bepaald punt ontvangen in het weefsel is natuurlijk
uiterst belangrijk bij een radiotherapeutische behandeling. Bij een onderdosage wordt de
tumor niet gesteriliseerd terwijl bij een overdosage de kans op stralenschade in normale
weefsels toeneemt. Het is de taak van de radiotherapeut om bij een bestraling de dosis in
“kritische” punten te bepalen en op basis hiervan een totale dosis voor te schrijven. Vóór
de ontwikkeling van planningcomputers implanteerde men volgens een bepaald
“systeem”.
Dit werd ontwikkeld in grote centra en bestond uit bepaalde regels waaraan men zich
moest houden om de lokale controle maximaal en de kans op bijwerkingen minimaal te
houden. Tegenwoordig implanteert men nog vaak volgens de regels van een bepaald
systeem maar wordt de dosisverdeling met computers gecontroleerd.
7. HDR, MDR of LDR ?
In de huidige brachytherapie bestaan 2 grote strekkingen.
De indeling gebeurt naargelang het dosisdebiet, dus het aantal Gy per uur, op het punt
waar de dosis voorgeschreven wordt
In de conventionele brachytherapie, met de radiumtubes, lag dit dosisdebiet tussen de 0,4 2 Gy/hr. Dit noemt men “Low Dose Rate”.
Door het invoeren van de “Remote Afterloading” machines, waarbij de dosis door de arts
en verpleegkundigen ontvangen quasi nihil is, ging men experimenteren met dosisdebieten
groter dan 12 Gy/hr. Dit noemt men “High Dose Rate”, en men kan hierbij steunen op
de ervaringen van de externe radiotherapie welke met dezelfde hoge dosisdebieten werkt.
Bij HDR heeft men een korte bestralingstijd (enkele minuten) en kan men dus meer
patiënten behandelen. Deze techniek wordt dan ook gebruikt in centra waar de
patiëntendruk hoog ligt.
50
Tussen de twee spreekt men van “Medium Dose Rate”, 2 - 12 Gy/hr.
Welke van de verschillende technieken het beste is is nog niet uitgemaakt. De LDRtechniek zou meer radiobiologische voordelen hebben maar HDR heeft zeker praktische
voordelen.
HDR
PDR
LDR
Tijd (h)
51
Radioprotectie
.
Iedereen wordt continu aan ioniserende straling blootgesteld:
Kosmische straling, door de zon en de sterren, veroorzaakt ter hoogte van de
zeespiegel een dosis van 0,3 mSv per jaar. Deze dosis is afhankelijk van de breedtegraad
en verdubbelt per 1500 meter hoogte (vliegtuigreizen!).
In de aardkorst zijn er verschillende radionucliden (Kalium-40, Uranium-238 en
Thorium-232) welke, samen met hun vervalprodukten en naar gelang de
bodemsamenstelling, bijdragen tot de totale stralingsdosis (0,3 - 0,6 mSv per jaar). De
laatste tijd wordt er vooral aandacht geschonken aan het probleem van radon wat als
gasvormig vervalprodukt uit de bodem en de bouwmaterialen diffundeert en vooral in
slecht geventileerde woningen hoge koncentraties kan bereiken. Dit radon-gas wordt
ingeademd en brengt door alfa-straling schade aan het longepitheel waardoor, na verloop
van tijd, longkanker kan ontstaan. In België zou tot 10 % van de longkankers door
radongas veroorzaakt worden.
De “actieniveau’s “ worden door de Europese
Gemeenschap op 200 Bq/m3 voor nieuwbouwwoningen en 400 Bq/m3 voor bestaande
woningen. De gemiddelde waarde in België is 53 Bq/m3 met de waarden in Wallonië, ten
gevolge van de ondergrond, hoger.
Voedingsmiddelen bevatten steeds Kalium-40 en Koolstof-14 met een gemiddelde
jaardosis van 0,3 mSv. De lage koncentratie Radium-226 in het drinkwater zorgt voor een
dosis van 0,1 - 0,2 mSv per jaar. Het ongeval in Tchernobyl heeft geen belangrijke invloed
gehad op de hoeveelheid radioaktiviteit in de voedingsmiddelen in België maar zorgde toch
voor 1,9 % van de totale stralenbelasting in 1986 voor de Belgische bevolking.
Daarnaast heeft men nog een blootstelling aan straling van vroegere experimenten
met atoombommen en deze door medische interventies.
52
bodem/gebouwen
11%
stoffen in lichaam
8%
kosmisch
8%
thoron
3%
medisch
26%
radon
43%
kernenergie, …
1%
De stralingsbelasting in België geeft een gemiddelde effectieve dosis van 3.6 mSv per jaar.
1. Dosisequivalent
Het uiteindelijke effekt van een bestraling is niet alleen afhankelijk van de plaats waar het
radionucliden terechtkomt maar ook van de afgestane energie (uitgedrukt in Gy) en het
type stralen. Zoals reeds hoger vermeld verliest een alfadeeltje bij zijn weg door het
weefsel meer energie per mm dan een gamma-foton. De schade aan het weefsel is dan
ook veel groter. Om dit biologisch effekt te kwantifieren voerde men het begrip
dosisequivalent in:
H = D.Q (Sv)
waarbij:
53
H = dosisequivalent
D = geabsorbeerde dosis in Gy
Q = Kwaliliteitsfaktor en is afhankelijk van de LET
De SI-eenheid voor dosisequivalent is de Sievert (Sv). Voor lage LET straling (fotonen)
is 1 Sv = 1 Gy.
2. Somatische schade
Hieronder verstaat men de schade aan de verschillende weefsels bij de blootgestelde
persoon. Somatische schade wordt onderverdeeld in :
2.1 Vroege effekten
Deze treden binnen dagen of weken na de blootstelling (vaak hoge doses over korte
termijn – stralingsaccidenten).
2.1.1. Medullair syndroom
Dit ontstaat na een dosis van 3 Gy en hierbij worden de stamcellen in het beenmerg
uitgeschakeld. Onbehandeld volgt de dood na in 50 % van de getroffen personen
ongeveer een maand ten gevolge van infekties en bloedingen.
2.1.2. Gastro-intestinaal syndroom
Dit syndroom treedt op bij een dosis boven de 6 Gy. Het begint met misselijkheid en
braken, gevolgd door diarree. Na 1 - 2 weken sterven de slachtoffers wegens verlies van
de intestinale mucosa met als gevolg elektrolietenstoornissen, deshydratatie en sepsis.
54
2.1.3. Hersensyndroom
Bij een kortdurende bestraling over het ganse lichaam van meer dan 20 Gy treedt bijna
onmiddelijk desorientatie, apathie, ataxie en stuipen op. De dood volgt binnen de 48 uur
door oa. intracraniele hypertensie, myelitis, encefalitis en meningitis.
2.1.4. Huidverbrandingen
Deze worden vooral veroorzaakt door de elektronen. Lage doses (enkele Gy) veroorzaken
reeds een erytheem terwijl doses van 10 - 15 Gy na een drietal weken ulceraties
veroorzaken door het vernietigen van de basale cellaag.
2.1.5. Steriliteit
Bij een éénmalige dosis van meer dan 1 Gy kan een tijdelijke steriliteit (enkele weken tot
een jaar) optreden. Bij akute doses > 3 Gy kan een permanente steriliteit optreden.
2.2 Late effekten.
Deze ontstaan 10 - 20 jaar na de blootstelling aan een éénmalig hoge dosis of zijn het
gevolg van een langdurige blootstelling aan eerder lage doses. Het belangrijkste late effekt
is de induktie van kanker. Om te bepalen welke dosis kankerverwekkend is moet men met
veel faktoren rekening houden: bestraling over ganse lichaam of gedeeltelijke bestraling,
type straling, over korte tijd of over langere periodes,… . Kinderen jonger dan 10 jaar zijn
70 % gevoeliger voor kankerinduktie dan volwassenen. Vrouwen zijn 20 % gevoeliger
dan mannen (door induktie van borst- en ovariumca). De incidentie voor het ontwikkelen
van leukemie neemt het eerst toe, nadien zijn het vooral vaste tumoren.
Bestraling in utero is vooral gevaarlijk tijdens de 8e - 15e week van de zwangerschap
omdat dan het zenuwstelsel aangelegd wordt. Een bestraling van 1 Sv zou dan 40 % kans
op hersenbeschadiging geven.
55
3. Genetische schade
Hieronder verstaat men de schade door bestraling aan de nakomelingen. Het aantal
erfelijke aandoeningen bij pasgeborenen bedraagt normaal 6 %. Om tot cijfers bij mensen
te komen werden de resultaten van dieronderzoeken geëxtrapoleerd en komt men tot 0,01
% méér afwijkingen in de volgende generaties per 10 mSv.
4. Dosislimieten
Verschillende organisaties hebben het risiko berekend om te overlijden aan een door
straling geïnduceerde kanker.
Hierbij steunde men in belangrijke mate op de
kankerinduktie bij de Japanse bevolking na de atoombomexplosies waarbij de resultaten
bekomen door een bestraling met hoge doses over korte termijn, via experimentele
modellen, geëxtrapoleerd werd naar een situatie waarbij een lage dosis met een laag
dosisdebiet gegeven wordt.
De meest recente aanpassing voor estimatie van het bestralingsrisico gebeurde in ICRP
rapport 60 (1990) waarbij het risico voor de ganse bevolking op 7.3 % Sv-1 geschat wordt.
Voor implementatie in de nationale wetgeving gebruikt men in Europa de richtlijnen
uitgaande van de Europese Gemeeschap. De meest recente, en ook belangrijkste is de
zogenaamde “ Basic Safety Standards “ van 13 mei 1996 (Directive 96/29/Euratom)
waarbij men richtlijnen opstelt betreffende de bescherming van werknemers en het
publiek. Deze richtlijn moest op 13 mei 2000 in de nationale wetgevingen geïncorporeerd
zijn.
Daarnaast is er een richtlijn welke specifiek de stralingsbescherming van de patiënt
behandeld (Directive 97/43/ Euratom).
56
5. Belgische wetgeving.
Het meest recente Koninklijk Besluit met betrekking tot de bescherming van de bevolking
en de werknemers dateert van 20 juli 2001, gepubliceerd in het Staatblad op 30 augustus
2001. Het KB bevat 13 hoofdstukken en maakt de Belgische wetgeving conform met de
Europese richtlijnen .
Het maakt eveneens het Federaal Agentschap voor Nucleaire
Controle (FANC) operationeel. Dit agentschap neemt verschillende, momenteel verspreide,
taken over en voor de controle maakt het gebruik van “nucleaire inspecteurs” of erkende
diensten voor “fysische controle”.
5.1 Gebouwen en lokalen:
De inrichtingen worden in 4 klassen verdeeld:
Klasse I:
- Kernreaktoren
- inrichtingen waar hoeveelheden splijtstoffen (uitz. uranium en natuurlijk thorium)
worden aangewend of in bezit gehouden groter dan de helft van de kritische massa.
- inrichtingen voor de opwerking van al dan niet verrijkte bestraalde kernbrandstoffen
Klasse II:
- inrichtingen die radioaktief afval verzamelen, behandelen, verpakken en opslaan.
- inrichtingen waar radioaktieve stoffen voor de verkoop geconditioneerd worden
- deeltjesversnellers
- inrichtingen waar willekeurige hoeveelheden niet in klasse I vermelde splijtbare
stoffen worden aangewend of in bezit gehouden
- bepaling van inrichtingen waar hoeveelheden radioaktieve nucliden worden gebruikt
die een bepaalde radiotoxiciteit bezitten
57
- inrichtingen waar men toestellen gebruikt die röntgenstralen voortbrengen en met een
piekspanning van meer dan 200 kV kunnen werken.
Klasse III:
- bepaling van inrichtingen waar hoeveelheden radioaktieve nucliden worden gebruikt
die een bepaalde radiotoxiciteit bezitten (lager dan klasse II)
- inrichtingen waar men toestellen gebruikt die röntgenstralen voortbrengen en met een
piekspanning van 200 kV of minder kunnen werken.
Klasse IV:
- bepaling van inrichtingen waar hoeveelheden radioaktieve nucliden worden gebruikt
die een bepaalde radiotoxiciteit bezitten (lager dan klasse III)
- inrichtingen waar men toestellen gebruikt die radioaktieve stoffen bevatten die aan
bepaalde voorwaarden moeten voldoen (deze worden in de wettekst verder
gespecifieerd).
- inrichtingen waar elektronen-straalbuizen voor visuele beeldweergave aangewend
worden (voorwaarden worden gespecifieerd)
Gekontroleerde zone.
Dit is een zone waarvan, om redenen van bescherming tegen ioniserende straling, de
toegang gereglementeerd is. Elke zone waar meer dan 3/10 van de dosislimiet voor
beroepshalve blootgestelde personen overschreden kan worden moet een gekontroleerde
zone zijn of erin opgenomen zijn.
Bewaakte zone.
Elke zone waar men meer dan personen van het publiek kan krijgen en niet als
gekontroleerde zone beschouwd.
58
Teneinde risiko’s op besmetting te verminderen dienen de lokalen, bij een inrichting van
Klasse I of II, door een blinde muur of een vrije ruimte gescheiden te worden van
volgende lokalen:
- zalen voor lezingen, cursussen, ...
- refters, keukens en bufetten
- elk lokaal waar een werkzaamheid wordt uitgeoefend welke niet onontbeerlijk is
voor de werking van het lokaal bestempeld als klasse I of II ( bvb. bureau’s).
Al deze zones zijn aan een regelmatige kontrole door het personeel van het FANC of een
dienst “fysische kontrole” onderworpen.
Waarschuwingsteken.
Dit is een zwart klaverblad op gele achtergrond in een driehoek en moet voorkomen:
- Bij iedere toegang tot een gekontroleerde zone
- Op de toegangsdeuren vande lokalen waarin radioaktieve stoffen gebruikt worden
- Op de recpiënten waarin zich radioaktieve stoffen bevinden
- Op elk toestal dat ioniserende stralen kan uitzenden (uitz. in Klasse IV).
Onder het waarschuwingsteken moeten, zichtbaar en goed leesbaar, alle aanvullende
inlichtingen aangebracht worden.
59
5.2 Beroepshalve aan ioniserende straling blootgestelde personen.
Dit zijn personen die beroepshalve blootgesteld zijn en ten gevolge daarvan een jaarlijkse
dosis ontvangen. Deze groep wordt dan nog onderverdeeld in 2 kategorieën:
- kategorie A: ontvangen meer dan 6 mSv per 12 glijdende opeenvolgende
maanden of als de ooglens, huid, ledematen meer dan 3/10 van de limietdosis krijgen.
- kategorie B: tussen 1 en 6 mSv.
De medische kontrole gebeurt, naargelang de klasse regelmatig door een
arbeidsgeneesheer. Elk jaar moeten de individuele doses van de werknemers naar het
Ministerie van Tewerkstelling en Arbeid vóór 1 maart opgestuurd worden welke dan een
kopij naar het FANC opstuurt. Daarnaast is de werkgever verplicht aan alle werknemers
welke met ioniserende stralen in aanraking komen voldoende informatie en vorming te
geven.
60
5.3 Personen van het publiek.
Dit zijn personen uit de bevolking.
5.4 Wettelijke Dosislimieten.
Algemene bepalingen:
- elke blootstelling moet gerechtvaardigd zijn.
- elke blootstelling moet zo laag mogelijk gehouden worden.
- de som mag de vastgestelde limietdosis niet overschrijden.
- maatregelen nemen om:
- elke niet gekontrolleerde inname te voorkomen
- stralingsbronnen in zo volmaakt mogelijke veiligheidsvoorwaarden
aanwenden
Limietdoses voor beroepshalve blootgestelde personen.
* geen enkele persoon jonger dan 18 jaar mag tewerkgesteld worden op een post waar hij
onder de groep van de als beroepshalve blootgestelde personen valt.
* geen enkele zwangere (vanaf aangifte van de zwangerschap) of zogende vrouw mag op
zo’n werkpost worden tewerkgesteld.
* De limietdosis bedraagt 20 mSv per 12 glijdende opeenvolgende maanden (dit is niet
gelijk aan een kalenderjaar!!)
* Bij gedeeltelijke blootstelling is de limietdosis 500 mSv per 12 glijdende opeenvolgende
maanden met restriktie voor de ooglens (150 mSv).
61
Limietdoses voor leerlingen en studenten.
Blootstelling ivm met het later uit te voeren beroep:
* Voor diegenen ouder dan 18 jaar: 20 mSv per 12 glijdende opeenvolgende maanden.
* Tussen 16 - 18 jaar: 6 mSv per jaar met ooglens 50 mSv en gedeeltelijke blootstelling
150 mSv.
Jonger dan 16 jaar of indien niet blootgesteld ivm later beroep:
•
limietdosis zoals voor personen uit het publiek
Limietdoses voor personen van het publiek.
= 1 mSv per jaar
Bij gedeeltelijke blootstelling: 50 mSv/jaar ( ooglens: 15 mSv/jaar).
5.5 Meten van de doses.
Is verplicht voor beroepshalve blootgestelde personen.
5.5.1 Filmbadge.
Het oudste en nog steeds meest gebruikte alhoewel meer en meer vervangen door
thermoluminescentie dosimetrie. De dosis wordt gemeten door de zwarting van een
fotografische film welke, ter bescherming, in een kunststof verpakt is. De voorzijde van de
62
film is herkenbaar door een gekleurde streep en een nummer.
Deze film wordt in een fimhouder gedragen op een bepaalde plaats (vaak ter hoogte van
het bovenlichaam). Deze filmhouder bevat ook enkele filters (plaatjes lood, cadmium, ...)
welke bepaalde energieën doorlaten. Er is ook een open luik zodat betastralen ook
gedetekteerd kunnen worden. Door de zwarting onder deze filters te meten kan men de
ontvangen dosis berekenen. De fimbadge wordt om de 14 dagen of om de maand
vervangen en jaarlijks wordt een rapport van de ontvangen dosis opgemaakt. Bij hoge
doses worden de werkgever, de arbeidsgeneesheer en de werknemer verwittigd.
De
mogelijke oorzaak van de bestraling wordt gelokaliseerd en de werknemer ondergaat een
volledig geneeskundig onderzoek.
5.5.2 Vingertopdosimeter.
Dit is een thermoluminiscent kristal wat op de vingertop gedragen wordt bij mensen welke
frekwent radioaktieve stoffen manipuleren. Door bestraling worden elektronen in het
kristal waarbij deze van een zogenaamde valentieband naar een conductieband migreren.
In deze laatste band kunnen zij vrij migreren tot wanneer zij terug in de valentieband
vallen. Door onzuiverheden, ... kunnen deze elektronen gevangen worden in een “gat “
waardoor zij niet naar de valentieband kunnen terugkeren. Door opwarming kan men deze
gevangen elektronen voldoende energie geven om te ontsnappen. Zij vallen dan terug in
de valentieband met het uitzenden van een lichtquantum. Door deze lichtquanta te meten
kan men een relatie met de dosis vinden.
5.5.3 Pendosimeter.
Deze bestaat uit een kwartsdraad welke onder invloed van straling uitwijkt. Eerst wordt,
door een oplaadtoestel, de kamer opgeladen tot een zekere potentiaal wat korrespondeert
met een bepaalde uitwijking van de draad. Bij bestraling treedt er een ontlading op waarbij
de uitwijking minder wordt. Door een afleesschaal kan men zo de dosis aflezen.
63
5.5.4 Geiger-Müller teller.
Telkens een ioniserend deeltje een ionenpaar
vormt in een gasgevulde buis onder spanning
worden de elektronen door een
anode
opgevangen waardoor een meetbare stroompuls
ontstaat. Deze toestellen worden gebruikt om
radioaktieve straling te detekteren zonder
onderscheid te maken naargelang het type.
64
Radioprotectie Afscherming van
stralingsbronnen.
1. Afscherming van bestralingstoestellen.
Zoals elke therapie heeft radiotherapie zijn bijwerkingen. Het is wel zo dat deze
bijwerkingen niet alleen een invloed hebben op de patiënt maar ook op het personeel van
een radiotherapie-afdeling. Om een ongewenste bestraling te voorkomen dienen dan ook
de nodige veiligheidsmaatregelen genomen te worden.
De mogelijke bronnen voor bestraling zijn:
- primaire straling: straling tussen de target en het omhulsel
- bundelstraling: primaire straling welke uit het toestel komt
- lekstraling: straling welke uit het omhulsel komt
- sekundaire straling: straling uitgezonden door bestraalde materie (patiënt,...)
Beschermingsmaatregelen:
- geen personeel in de bestralingsruimte (=bunker) TIJDENS de bestraling
- beperking in de richting van de bundelstraling (niet gericht naar burelen,...)
- ligging van de bestralingsruimte (weg van personeelsruimten, ondergronds)
65
- adekwaat materiaal voor een afscherming:
lood voor orthovoltmachines
beton voor megavoltmachines
De “maze entrance” (labyrint-ingang) kan de energie van de verstrooide straling zodanig
afzwakken dat een deur met een dunne loodplaat volstaat. Soms kan, bij een voldoende
afscherming, de deur weggelaten worden of vervangen worden door een houten deur. Bij
66
hoog energetische machines worden hout, parafine of booroplossingen gebruikt om de
storende neutronenstraling te absorberen.
Door de hoge energie van de straling bij deze toestellen heeft het dragen van een
loodschort geen zin.
Kontrole van de patiënt gedurende de duur van de bestraling gebeurt zowel visueel (video)
als door parlofoon. Jonge kinderen worden onder anesthesie (ketalar®) gebracht terwijl
ademhaling en pols via een TV-circuit gevolgd worden.
2. Verzorgen van radioactieve patiënten.
Inrichting van een kamer gebruikt bij de verzorging van radioactieve patiënten.
67
2.1 Besmettingsgevaar en/of bestralingsgevaar ?
Bestralingsgevaar treedt op wanneer men in de nabijheid van een radioactieve bron (of
patiënt) komt. Dit kan men tot een minimum herleiden door:
A. Afscherming door materialen met hoog atoomnummer (lood).
Gezien de hoge energie van de g-stralen heeft het dragen van een loodschort geen zin
omdat deze slechts enkele procenten attenuatie van de straling veroorzaakt. Men dient wel
te werken met loodschermen van verschillende cm dikte.
B. Hou Afstand.
Door de omgekeerde kwadraatwet valt het dosisdebiet tot éénvierde van zijn aanvankelijke
waarde wanneer de afstand verdubbelt.
Het dosisdebiet op 1 mm afstand is 10000 maal groter dan op 1 m!!
C. Beperk de tijd waarbij je in de nabijheid van een radioactieve bron werkt.
Besmettingsgevaar treedt op wanneer men met open bronnen werkt. Bvb. excreties van
een patiënt welke Iood-131 ingenomen heeft. Deze besmetting kan zowel uitwendig (op
de huid) als inwendig (opname in het lichaam) zijn.
Let wel: Excreties van patiënten met gesloten bronnen zijn dus NIET radioactief zodat
er geen besmettingsgevaar bestaat.
68
2.2 Speciale zorgen bij patiënten met gynecologische applicaties.
Bij de behandeling van een cervix- of uteruscarcinoom wordt, al dan niet na chirurgische
behandeling, een radiotherapeutische behandeling uitgevoerd. Deze bestaat uit een externe
radiotherapie gevolgd door een plesiotherapie of uit een plesiotherapie alleen. De
bedoeling van de plesiotherapie is de dosis lokaal op te drijven om de kans op een lokaal
recidief minimaal te houden. Indien de baamoeder nog ter plaatse is zal (onder algmene
anaesthesie) een staaf in het baarmoederkanaal geplaatst worden terwijl ter hoogte van de
baarmoederhals colpostaten geplaatst worden (dit zijn kleine containers waarin later de
radioactieve bronnen geschoven worden). Na chirurgie wordt alleen een “box” of
“ovoide” ter hoogte van de vaginastomp geplaatst. In vele centra maakt men gebruik van
een vaginale moulage met kanalen voor het inschuiven van iridiumdraden.
Indien de patiënte een narcose ondergaat moet zij preop in orde gebracht worden (EKG,
bloedonderzoek, RX thorax). De avond voor de narcose moet de vulvaire streek
geschoren worden en krijgt de patiënte een lavement. De ochtend zelf is patiënte nuchter.
Een vaginale box wordt zonder narcose geplaatst en hier moet de patiënte slechts een
blaassonde krijgen.
Eens op de kamer moet de patiente bedrust houden (verplaatsen van het apparaat!) en moet
het bezoek tot een strikt minimum beperkt worden. Er mogen zeker geen kinderen of
premenopausale dames op de kamer komen. Daarom wordt ook, indien mogelijk, de
verzorging uitgevoerd door verplegers of oudere verpleegsters. Aan de deur wordt het
door de wet voorgeschreven waarschuwingsteken gehangen.
Eens de radioactieve bronnen verwijderd is patiënte niet meer radioactief.
Er volgt een vaginale spoeling met een ontsmettingsmiddel (Isobetadine gynecologique®
oplossing) welke gedurende een tiental dagen verder gegeven wordt.
69
2.3. Verzorging van patiënten welke radio-iood gekregen hebben.
Radio-iood
(Iood-131)
wordt
peroraal
toegediend
bij
patiënten
met
schildklieraandoeningen onder vorm van een vloeistof of door inname van een capsule. Bij
deze laatste methode is de toegediende dosis juister en bestaat er minder gevaar op
contaminatie tijdens de toediening. Bij kwaadaardige schildklieraandoeningen is de
toegediende dosis groter dan bij goedaardige aandoeningen. Voor de behandeling zijn de
betastralen van belang. De uitgezonden gammastralen zijn van belang voor de
radioprotectie.
De isolatiekamer:
* Afscherming door muren, liefst dik beton of met ingebouwde loodlaag. Kamer met sas.
* De vloer mag niet poreus zijn: gemorste radioactieve urine, speeksel, enz mag niet in de
vloerbedekking dringen. Best een gladde stenen vloer, bedekt met plastiek zonder naden.
* Diepvriestoilet: stoelgang en urine wordt bevroren om kontaminatie van de sanitaire
leidingen te voorkomen.
* Speciale loodschermen rond het bed.
* Deur aan de buitenzijde moet het waarschuwingsteken hebben.
De Patiënt:
* Omwille van het kontaminatiegevaar krijgt patiënt kleding van het ziekenhuis.
* Slechts de hoogst noodzakelijke persoonlijke bezittingen op de kamer.
* De voeding wordt niet in de kamer opgediend maar in het sas aan de patient
aangeboden.
* Disposable borden, bekers en bestekken.
* Na iedere maaltijd worden deze zaken door de patiënt in een plastiek zakje vergaard en
dichtgebonden.
70
* Deze zakjes, en alle verbrandbaar materiaal worden in een grote plastiekzak, voorzien
van het stralensymbool, verzameld.
Bij ontslag:
* patiënt mag niet naar huis met het openbaar vervoer, wel met eigen wagen.
* Thuis de eerste dagen bezoek vermijden
* Liefst afzonderlijk nachtrust houden de eerste dagen
* Zo mogelijk een afzonderlijk toilet gebruiken met extra aandacht op morsen en
herhaaldelijk doorspoelen.
Verpleegkundigen:
* De kamer zo weinig mogelijk betreden. Indien dit toch gebeurt: steeds overschort,
handschoenen en overschoenen welke men bij het verlaten van de kamer in een
wegwerpcontainer gooit.
* Bij morsen van urine,... opnemen met absorberend wegwerpmateriaal. Vloer overvloedig
spoelen en drogen. Verwittigen van de verantwoordelijke voor stralenbescherming.
Ontsmetten van de kamer:
* Met overschort, handschoenen en overschoenen.
* De niet ontsmetbare voorwerpen in plastiekzakken met stralensymbool en laten ophalen
door de stralenbescherming. Samen met de inhoud van het diepvriestoilet wordt dit
gestockeerd in speciale containers tot wanneer voldoende radioactief verval en dan
verbrand.
* Kontrole van de oppervlakten op radioactieve besmetting door een Geiger-Müller teller.
* Verplaatsbare voorwerpen worden eerst ontsmet en dan buiten de kamer gedragen.
* De ongeveer lege kamer wordt ingedeeld in kleine zones die men systematisch zal
reinigen. Men wrijft van het minst naar het meest gekontamineerde gedeelte zonder over
het reeds gereinigde oppervlak terug te keren. Men wrijft circulair met een bevochtigde
71
disposable doek en schuurpoeder. Telkens wanneer men een nieuwe zone begint dient het
doek door een nieuwe vervangen te worden.
* Regelmatig de radioactiviteit kontrolleren.
Indien positief met meer agressieve
produkten reinigen.
* Niet ontsmetbare oppervlakten met plastiekfolie afdekken tot volledig radioactief verval.
72
RADIOTHERAPIE.
1. Wat zijn ioniserende stralen en hoe worden ze ingedeeld?
2. Wat verstaat men onder geabsorbeerde dosis en welke is de eenheid ervan?
3. Hoe ontstaat stralenschade aan een cel?
4. Wat verstaat men onder fractionatie en welke types heeft men?
5. Wat is kontakttherapie en waarvoor wordt ze gebruikt?
6. Welk voordeel hebben megavoltmachines ten opzichte van orthovoltmachines en hoe
kan men dit verklaren?
7. Welke voordelen heeft een lineaire versneller ten opzichte van een cobalttoestel?
8. Waaruit bestaat een simulatie tot een radiotherapeutische behandeling en welke zijn de
taken van de verpleegkundige?
9. Wat is een stralenkater?
10. Welke zijn de akute effecten van de radiotherapie op de huid, hoe kan men deze
voorkomen en hoe kan men ze behandelen?
11. Welke zijn de akute effecten van de radiotherapie op het mondslijmvlies, hoe kan men
deze voorkomen en hoe kan men ze behandelen?
12.Welke zijn de akute effecten van de radiotherapie op de blaas, hoe kan men deze
voorkomen en hoe kan men ze behandelen?
13. Wat is brachytherapie?
14. Waarom gebruikt men geen radium meer en wat gebruikt men nu?
15. Welke is de indeling van de dosisdebieten bij brachytherapie en welke zijn de
respectievelijke voor- en nadelen?
16.Wat is remote afterloading en bij welk type brachytherapie is deze absoluut
noodzakelijk? Waarom?
17. Wat verstaat men onder dosisequivalent en welke eenheid gebruikt men?
18. Welke somatische schade verwacht men na bestraling ( vroeg én laat)?
19. Hoe ziet het radioactief waarschuwingsteken eruit en waar moet dit voorkomen?
20. Wat zijn beroepshalve aan ioniserende straling blootgestelde personen en hoeveel
mogen zij volgens de Belgische Wetgeving ontvangen?
21. Wat is een filmbadge en waarvoor wordt deze gebruikt?
22. Radiotherapie: Welke bestralingsmaatregelen treft men bij externe radiotherapie?
23. Welke voorzorgsmaatregelen neemt men bij personen onder behandeling met gesloten
bronnen?
24. Welke voorzorgsmaatregelen neemt men bij personen onder behandeling met open
bronnen?
73