Van Laere: Bespreek kort de natuurlijke bronnen van Radio

Van Laere:
 Bespreek kort de natuurlijke bronnen van Radio-activiteit/ioniserende straling. Wat
is Radon, waarom is dit belangrijk voor de stralingsbelasting?
Primordiale radionucliden: zeer grote halfwaardetijd, bij ontstaan zonnestelsel
Radio-actieve reeksen: Thorium, uranium, actinium (seculair evenwicht met dochters)
Uitwendige stralingsbelasting: gamma van 232thorium en 238uranium
= 0,46mSv/jaar (wereld)
Inwendige stralingsbelasting: gasvormig 222radon (en minder 220radon) (van th)
= 1,2mSv/jaar (wereld)
-> Stralingsbelasting longen: radon=edelgas -> geen interactie weefsels
-> dochters als 218pollonium, binden op aerosolen en zetten af op tracheo-bronchiaal
Ander primordiaal radionuclide: 40kalium (isotopische abundantie)
Uniforme verdeling lichaam, inwendige stralingsbelasting, 0,25mSv/jaar
Kosmische straling:
Primair: zware geladen deeltjes, zeer hoge energie, galactische oorsprong, stopt in bovenste
lagen atmosfeer
-> secundair: direct (elektronen) en indirect (neutronen) ioniserende component, beide
componenten verminderen naar aarde toe door attenuatie
Beneden 20km enkel secundaire van belang
Stralingsbelasting: 0,36mSv/jaar (hoger bij bergen, vliegtuigpersoneel)
Kosmogene radionucliden: interacties prim kosmische straling met atmosfeer
-> tritium (3H) en 14C
Tritium als getitrieerd water in watercyclus
14C
als CO2 in fotosynthese-> ingebouwd in planten -> ouderdomsbepaling
Inwendige stralingsbelasting: 0,01mSv/jaar
Som: 1,2mSv radon, 0,4mSv uitwendig radionucliden (bodem, gebouwen), 0,3mSv inwendig
(K e.a.), 0,4mSv kosmische straling -> 2,4mSv/jaar
 Ionisatiekamer, grafiek van I over U uitleggen (spanningsafhankelijkheid van aantal
ionisaties) met drie toepassingsgebieden, proportionele teller, Geiger-muller-teller,
andere persoonsdosimeters (passief en actief, nauwkeurigheid)
Ionisatiekamer:
Gasgevulde (lucht) ruimte, cilindervormige buis met centrale elektrode, potentiaalverschil
aanleggen -> elektrisch veld -> ionen driften naar centrale elektrode en worden
gecollecteerd
Integrerende meting bepaalde tijd->condensator met gekende capaciteit->spanning aflezen
->hoeveelheid gecollecteerde lading
Meting stralingstempo->weerstand met gekende waarde->sSpanningsval over weerstand
->ionisatiestroom->blootstellingstempo
Spanning: enkele honderden volt, stralingsdetectie minder dan 1% interacties, vooral
omgevingsmonitor en dosiscalibrator
Xenon: zwaar edelgas+druk verhogen+lange kamer om efficiëntie te verhogen
Proportionele teller:
Gas als Argon voor signaalversterking (106)
Hogere spanning dan ionisatiekamer: amplificatie->secundaire elektronen vrijgesteld met
hoge snelheid->additionele ionisaties
Registratie individuele events+bepaling energie (adhv grootte stroompuls)
Geiger-Müller-teller:
Gas toegevoegd->sneeuwbaleffect toenemende ionisaties (1010)
Registratie individuele events, pulsgrootte constant (geen energiediscriminatie)
Positieve ionen bewegen trager->ionenwolken->pulserende serie ontladingen
Quencing gas (organisch) verhelpt dit: geeft makkelijk elektronen af zonder additionele
ioniserende straling uit te zenden
Omgevingsmonitor
Grafiek:
Aantal op kathode verzamelde ionen in functie van spanning (alfa en beta deeltjes)
(a) Ionenverlies door recombinatie(b) Verzadigde ionenstroom: ionisatiekamer
(c) Proportionele teller (d) Begrensde proportionaliteit (onbruikbaar) (e) Geigermuller teller (f) Continue ontlading (niet bruikbaar)
Actieve (ionisatiekamer, onderscheid componenten stralingsveld (prop teller),
verbetering controle, alarmsystemen (electronische) ) en passieve
(thermoluminescentie, film: integratie activiteit, periodieke uitlezing) dosimeters
Nauwkeurigheid: halfgeleiders denser-> veel efficiënter dan gassen, hoge
energieresolutie; thermo nauwkeuriger dan film; elektronische ionisatie afgeschermd
door intredevenster: verlies lage energieën
Stralingsdetectie: gasgevulde (ionisatie), scintillatoren (lichtpulsen), halfgeleiders,
filmdosimeters, thermoluminescente kristallen, vast stof detectoren (sporen)
 thermoluminiscentie dosimeter/filmdosimeter uitlegge en nog andere dosimeters
voor personen geven
Thermoluminescentie: kristal houdt stralingsenergie vast->toevoeging kleine externe
energie (warmte)-> licht uitzenden in proportie
Elektronen valentieband->bestraling->migratie naar conductieband->trap (verboden
energiezone, onzuiverheid in kristal)->stabiel gevangen in energieputje
Warmte->elektron vrij->terugval naar valentieband->licht
Verwarming in oven in donkere ruimte, fotomultiplicator->elektrische puls
Verwarming van 100° stijgend->steeds lichtopbrengst meten->gloeicurve->totale
hoeveelheid geabsorbeerde energie ≈ opp onder curve
Filmdosimeter: relatie exposie en zwarting fotografische film, gekwantificeerd via
optische densiteit (OD=logI0/I)
Verband OD en exposie afh van filmtype, zelfs van batch->calibratiecurve
Zwarting bepaald door geabsorbeerde dosis zilverkorrels->gevoeligheid afh van
fotonenergie en stralingskwaliteit
-> film in houder tussen filters met verschillende attenuatiekarakteristieken
(doorlaten hoge of lage energie) -> schatting energie straling adhv verschillende
zwarting op verschillende plaatsen
Andere voor personen: elektronische (ionisatiekamer)
 Bespreek longventillatie/perfusie scintigrafie en daarna toonde hij 2 tekeningen
van longen met gearceerde zone's en moest je zeggen waar er longembool was.
Verdeling tracer in capillair netwerk longen->weergave momentane distributie
perfusie vanuit a. pulmonalis
Daarna inademen radioactief gemerkte C->verdeling in functie van regionale
ventilatiefunctie
Toepassing:
Opsporen longembolie (perfusiedefect, bewaarde ventilatie)
Opsporen stoornis longdoorbloeding (pre-operatief)
 Hoe kan men de effectiviteit van straling in de praktijk meten? (RBE) Geef de
globale en specifieke limieten voor publiek en beroepshalve blootgestelde
personen.
Geef definitie en verschil Dosis, Relatieve Dosis, Effectieve dosis, geabsorbeerde
dosis, equivalente.
Geabsorbeerde dosis: hoeveelheid energie van stralingsveld afgezet in
eenheidsmassa absorberend materiaal: J/kg=Gray (Gy)
Equivalente dosis: houdt rekening met relatieve biologische schade H=wR*D
wR= stralingskwaliteitsfactor (weergave relatieve biologische effectiviteit,
experimenteel)
J/kg=Sievert (Sv)
Relatief biologisch effect: dosis referentiestraling/dosis beschouwde straling
Effectieve dosis: globaal effect niet-homogene dosisdistributie, rekening houdend
met relatieve stralingsgevoeligheid orgaan E=∑ wT*HT met wT= weefselwegingsfactor
Som van alle wT=1, eenheid E: Sv
Effectiviteit in praktijk meten: interne dosimetrie, dosimeters?
Limieten:
Beroepshalve: gemiddeld 20mSv/jaar over periode 5 jaar, 50mSv/jaar, 1Sv hele
loopbaan
Beroepshalve (nucleaire geneeskunde en radiologie): 5mSv/jaar
Publiek: 1mSv/jaar
Familieleden en kennissen patiënten: 5mSv
 Geef 3 technieken om de hersenen te bestuderen.
SPECT van bloedvoorziening
Lipofiele tracer stapelt zich op in hersenweefsel evenredig met doorbloeding,
gefixeerd in neuronen (wordt polair gemaakt en kan niet meer door bloedhersenbarrière)
PET van glucosemetabolisme
Gemerkt glucose: opname tracer weerspiegelt glucoseverbruik
SPECT van striatale dopaminesynthese
Tracer bindt dopaminetransporter op dopamine-producerende neuronen->maat
aantal dop-producerende neuronen (parkinson)
PET aminozuurmetabolisme tumoren
Gemerkt aminozuur (of analoog)->opname tracer weerspiegelt aminozuurverbruik
(hersentumor overexpressie AZ-transporter)

seculair evenwicht, die twee formules gegeven van A=A(0)... en die lange, die moet
je toepassen op seculair evenwicht, dus volledig afleiden tot je aan het besluit komt
van seculair evenwicht. daarbij nog een voorbeeld geven van moeder en dochter in
seculair evenwicht
A1=A1(0)*e-λ1*t en A2=A1(0)*(λ2/(λ2-λ1))*(e-λ1*t- e-λ2*t) (gegeven)
Vereenvoudigen: T1>>T2 of λ1<< λ2 de verhouding λ2/(λ2-λ1) nadert naar 1 en de
eerste exponent in de vergelijking voor A2 naar 1 (λ1 zeer klein)
A2= A1(0)*(1- e-λ2*t)
Grote t->nadert naar A1(0), beginactiviteit moedermolecule
A2=A1 (grote halfwaardetijd->moeder als constant beschouwd)
Voorbeeld: Germanium-68 en Gallium-68 (generatorsysteem PET)
 Transient evenwicht, me formulekes gegeven, en toepassing
A2=A1(0)*(λ2/(λ2-λ1))*(e-λ1*t- e-λ2*t) (gegeven)
T1>T2 of λ1< λ2 dus e-λ2*t nadert naar nul
A2/A1= λ2/(λ2-λ1) of T1/(T1-T2) (steeds groter dan 1)
-> paradox: dochteractiviteit iets groter, maar parallel verval
Voorbeeld: 99Mo en 99mTc (66u en 6u)
Telkens Tc wordt weggenomen (elutie) wordt het weer aangemaakt tot een
maximum=activiteit Mo (ziekenhuis: leveren Mo ipv Tc 1 keer per week)
 F-FDG kort de werking (pathofysiologische opname) en klinisch gebruik geven, en
dan zeggen of het gepast is of niet en wrm of wrm niet voor onderzoek/PET van:
-hersentumor (niet altijd) gebruiken zoveel glucose dat het verschil met tumor niet
altijd te zien is, liever C-methionine
-longtumor (zeer geschikt) tumoren nemen meer glucose op
-levertumor (niet altijd)
-ontsteking van grote bloedvaten (geschikt) chemotaxis van cellen die glucose nodig
hebben
-heuparthrose (totaal niet)
Werking: FDG (fluodeoxyglucose, positronemissie) opgenomen als glucose, wordt
gefosforyleerd tot FDG-6-DP->kan niet uit cel, kan niet verder worden
gemetaboliseerd
Na radioactief verval->wordt glucose-6-fosfaat en krijgt hydroxylgroep 2’>gemetaboliseerd als normaal glucose->non-radioactieve eindproducten
 Bespreek kort beta(-)-straling, geef een voorbeeld van een radionuclide en een
biomedische toepassing.
Protonendeficiënt: neutron->proton, elektron (β--deeltje) en antineutrino
Energie gedeeld door elektron en antineutrino. Massagetal hetzelfde, element
verandert.
Deeltjes uitgezonden met continu energiespectrum (gem=Emax/3)
Penetratiediepte afhankelijk van energie, maar altijd klein: geen beeldvorming
Soms dochterkern geëxciteerd->gammastralen->beeldvorming (maar hoge
stralingsbelasting van beta-deeltjes).
Beter voor radionuclidentherapie: schildklieraandoeningen (131I)
Voorbeeld: 99Mo->99mTc (na 6u isomere transitie, gammastralen)
Toepassing: in vitro onderzoek DNA-synthese (radiogemerkt thymidine)>vloeistofscintillatiemeting of autoradiografie
 Leg het principe van SPECT en geef een aantal verschillen met PET, gammacamera.
SPECT:
Drie-dimensionele beeldvorming dmv multipele projecties van een gammacamera.
Analytische reconstructie: 1 snede->terugprojecties voor alle projecties
->reconstructie emissieactiviteit object (fourier-transformatie)
Beelden worden gefilterd van ruis->gefilterde terugprojectie.
Iteratieve methoden: oplossen systeem lineaire vergelijkingen (vgl van elke projectie)
-> verbeterde beeldkwaliteit (beter contrast)
Beelddegradatie:
Attenuatie: minder fotonen gedetecteerd van diepere organen (absorptie)
Corrigeren met attenuatiemap of lichaam homogeen attenuerend veronderstellen
Verstrooiing: Compton-verstrooiing: vals-positieven->minder contrast
Corrigeren: meerdere energievensters opnemen
Partieel volume effecten: objectgrootte rond resolutie->activiteit lijkt meer verspreid
Corrigeren: vergelijken met info hoge resolutie (MRI, CT)
PET:
Coïncidentiedetectie: positronen zorgen voor 2 fotonen met 180° verschil>ringvormige detector
Enkel coïncident gedetecteerde fotonen beschouwd in berekening plaats van
activiteitsherkomst->elektronische collimatie
Detector met hoge dichtheid om 511keV fotonen tegen te houden en korte
scintillatietijd voor coïncidentie bv bismut germanaat
Gevoeligheid per invallende straal 16 tot 20 keer hoger dan SPECT (hogere detectieefficiëntie en elektronische collimatie)
Meestal meervoudige ring, patiënt gaat hier stapsgewijs door voor total body.
Twee-dimensionale mode: hoge Z septa tussen detectieringen: minder verstrooide
events gedetecteerd
Drie-dimensionale mode: gevoeliger maar meer verstrooide fotonen: random
coïncidenties
Combinatie met CT->structuur en functie bekijken, sensitief (PET) en specifiek (CT)
Ruimtelijke resolutie: dracht uitgezonden positron (2 tot 20mm) en 180°
-> resolutie 1,5 tot 3mm
Breedte op halve hoogte: ook invloed detectorelementen -> 4-6mm
Correctiefactoren:
Attenuatiecorrectie mbv transmissiebeeld roterende staaf of puntbron met bv
germanium 68
Correctie verstrooide en willekeurige detectie
Partieel-volume effect minder uitgesproken dan SPECT (hogere ruimtelijke resolutie)
Gammacamera:
Kristal: dikker->efficiënter
Fotomultiplicator: tientallen in een camera
Camera ziet een enkel foton op bep tijdstip->positie in vlak bepalen adhv Angerlogica. Tellen verschillende PMT opgeteld en positie foton berekend.
Intrinsieke ruimtelijke resolutie: 3-4mm door statistische fluctuaties PMT en Poisson
ruis en meervoudige verstrooiingen in kristal. Lagere energie->minder elektronen per
scintillatie->hogere statistische fluctuaties->lagere resolutie
Collimatie: fotonen ongewilde richting tegenhouden
Septa tussen collimator smalle dikte (detectoroppervlak minder maskeren)->hoge
dichtheid nodig
Nadeel: fotonenflux gereduceerd->minder gevoeligheid
Extrinsieke ruimtelijke resolutie: collimatorresolutie: breedte op halve hoogte
Resolutie neemt toe met afstand tot detector, verschillende collimatoren geven
verschillende resolutie (afwegen gevoeligheid en resolutie)
Parallel-hole, pinhole, fanbeam
 Leg positronverval uit, geef medische toepassing en voorbeeld van atoom. Bijvraag:
Hoe verkrijg je de energie van gammastralen: E=mc²
Neutronendeficiënt->proton wordt neutron, positron (beta-plus) en neutrino
Massagetal zelfde, element verandert.
Deeltjes continu spectrum
Annihilatiestraling: positron kan niet in rust in materie->kin E afgegeven
->combineert met elektron->massa wordt energie 2 511keV gammastralen 180°
Kan enkel bij minimum overschot energie (exces) van 1022keV, rest energie ook mee
met positron.
Dochter soms nog teveel energie->andere emissies
Nuclide: 15O naar 15N
Toepassing: PET
 Bespreek botscintigrafie met Tc-bifosfonaten, welk voordeel biedt 3D-SPECT
hierbij? Bijvraag: verklaar waarom dit (niet) kan gebruikt
worden voor evaluatie van botmetastasen bij borstkanker, multiple myeloom,
osteomyelitis, longmetastasen en lage rugpijn.
Gebruikt voor skeletpathologie (stress en occulte fracturen). Intraveneus.
Normaal homogene tracerverdeling in botmassa (neerslag in hydroxyapatietmatrix,
toont osteoblastische activiteit)
Warme zone->osteoblastische reactie op botlaesie, maligne nieuwvorming,
verhoogde doorbloeding (osteoma)
Koude zone->osteolytisch letsel, osteolytische metastase, infarct
-> vroeg opsporen letsels, gevoeliger dan RX; aard afwijking: radiologisch onderzoek
nodig voor specifieke diagnose
Bevloeiing nagaan-> tracerinjectie onder gammacamera
Voordeel 3D: occulte fracturen
Lage rugpijn-> facetartrose
Borstkanker, myeloom->veel voorkomend metastasen in bot
Longmetastasen->minder voorkomend in bot
Multiple myeloom->ander verborgen?
 Wat zorgt voor attenuatie? Lineaire attenuatiecoefficient; definitie. Welke
interacties treden op?
Individuele interacties van fotonen met het medium (foto-elektrisch effect, compton
verstrooiing, paarvorming)->vermindering intensiteit bundel.
Attenuatiecoëfficiënt μ=-δI/δx*1/I met I=intensiteit (invallende fotonen) en x=dikte
laag
Is constante factor voor een bepaald weefsel, afhankelijk van energie invallende
bundel. Is probabiliteit dat foton verdwijnt voor die laagdikte
Attenuatiecoëfficiënt voor bepaalde chemische samenstelling recht evenredig met
massadichtheid->differentiële attenuatie basis CT
 Noem een voorbeeld + principe van het gebruik van nucleaire geneeskunde
toegepast op het hart
Perfusiescintigrafie myocard met Tc-99m MIBI
K-analoog->maat perfusie. Meten bij inspanning en rust->defecten vergelijken
Myocardnecrose vs ischemisch bedreigd
 Wat is het risico om een fatale kanker te krijgen bij een jaarlijks gemiddelde
natuurlijke bestraling en bij maximale bestraling van beroepshalve mensen. Risico
niet-fatale kanker
Fatale kankerrisico-coëfficiënt: pfat=5*10-5 mSv-1 = 0,05mSv-1 = som risicofactoren
voor alle weefsels en organen
Berekenen gemiddeld levenslang risico voor kanker en leukemie door gekende
hoeveelheid lage dosis stralingsblootstelling: pfat*effectieve dosis in mSv
Jaarlijks gemiddelde natuurlijke bestraling=2,4mSv/jaar->0,12
Maximale beroepshalve straling: 50mSv/jaar->2,5
Loss of Life Expectancy: contextuele info
1 jaar per Sv bij hoge dosis en dosistempo, minder dan 0,5 jaar per Sv bij
diagnostische procedures
Beroep: 3-4mSv/jaar tijdens professioneel leven, jaarlijks risico 1,2/10000; totaal
5/1000 en 25 dagen
Pgen=risico genetische afwijkingen tgv straling (niet-fataal)=1*10-5mSv-1=0,01mSv-1
 Leg het principe van Foto-elektrisch effect uit en relateer aan beeldvorming
Energie foton volledig naar orbitaalelektron->foton weg, elektron uit atoom>ionisatie
Elektron dicht bij kern->karakteristieke X-straling
(voldoende lage energie om niet te interfereren met ingezonden X- of
gammastraling)
Biologische effecten: foto-elektron als direct ioniserend deeltje
Kans op effect sterk Z-afhankelijk->zware metalen goede afscherming X-en
gammastraling
Van Laere 2011:
 Geef de stabiliteitslijn weer met een grafiek, geef waar er welk soort verval is, geef
een voorbeeld van elk soort verval.
Verhouding N/Z neemt toe wanneer Z toeneemt (N op x-as)
Boven grafiek: neutrondeficiënt (betaplus, electroncapture, alfa)
Onder grafiek: protondeficiënt (betamin)
Betaplus (positronverval): 11,6C->11,5B
Betamin (elektronverval): 90,39Y->90,40Zr
Electroncapture: 51,24Cr->51,23V
Alfa: 238, 92U->234,90Th
 Leg uit hoe thermoluminescentie werkt, geef nog andere dosimeters en hun
toepassingen.
 Geef enkele radionucliden waarmee men de schildklier kan bestuderen.
99mTcO -, 123I, 201Tl,
4
intraveneus
Joodhonger of trapping fenomeen->hyper/hypocaptatie
Hyper: hyperfunctie globaal of focaal, verminderde joodpool, dyshormogenese
Hypo: hypofunctie, toegenomen joodpool, suppressie schildklieractiviteit T3 en T4
Koude nodulus: koud voor Tc, warm voor Tl->cellulariteit met kans maligniteit
(evolutief letsel)
Verbeke:
 - dosis is enige factor voor biologisch effect van straling (fout ook bv herstel,
aanwezigheid zuurstof)
- lymfocyten zijn stralingsgevoelig (juist, weinig herstel)
- DNA heeft herstelmechanismes (juist)
- gefractioneerde straling is meer dodelijk dan 1-malig straling ( fout, behalve
wanneer herstel beperkt)
- De effectiviteit van hoge LET is onafhankelijk van de aanwezigheid van zuurstof
(juist, draagt niet meer extra bij door ionisatiedichtheid)
°Am is (4-waardig valentie) meer radiotox dan Pu (fout, Pu 4-waardig en meer
gebonden->minder snel weg)
°doelorganen Ur zijn bot en lever (fout, naar nier)
°Ur gaat bij absorptie naar het beenmerg (fout, te groot)
De longdosis van grote of kleine deeltjes Plutonium verschilt (grover deeltje>minder diep in longen, geabsorbeerd door slijmvlies)
 hoe kan het risico op tumorinductie bij stralingsblootstelling worden
gekwantificeerd
Onvoldoende gegevens ivm dosis-effect-relatie->lineaire toename met dosis
->extrapolatie gegevens hoge dosis->overschatting kans bij kleine dosis
Absoluut risicomodel:
Geen rekening gehouden met leeftijd of omstandigheden bestraling+fatale tumoren
enkel tijdens risicoperiode tot expressie
-> totaal risico tumorinductie 12,5/106/mSv
Evenwicht frequentie inductie en overlijden aan tumor-> bestraling met 1mSv per
jaar-> ongeveer 10 mensen dood aan tumor door straling
-> gemiddeld risico op overlijden over alle levensjaren (geen risicoperiode meer)
Relatief risicomodel:
Inductie en expressie tumoren afhankelijk van vele factoren, straling is er maar 1 van
-> straling->relatieve verhoging frequentie (in leeftijdsgroep onder omstandigheden)
-> bestraald op jonge leeftijd->hoger risico in loop van leven
Relatief model: risico tumorinductie 1 tot 4 keer hoger (ook nieuwe gegevens
ingebracht atoombom en gezien jongeren onder 20 gevoeliger)
Totaal risico: 50/106/mSv
 Wat is de kans op genetische schade, hoe bepaald men deze? (directe methode en
verdubbelingsmethode)
Directe methode:
Waarnemen afwijkingen eerste generatie nakomelingen bestraalde ouder
->dominante genmutaties (skeletafwijking, cataract muizen)
Verdubbelingsmethode:
Schatting frequentie genetische afwijkingen normale omstandigheden
Bepaald bij genetisch evenwicht: gemiddeld over aantal generaties waarbij nieuwe
mutaties evenveel zijn als mutaties die weggaan door selectie
-> berekenen welke dosis de spontane frequentie zou verdubbelen
Schatting: 200mSv-2Sv mens (chronische straling: dubbel zo hoog)
ICRP: 1Sv(=conservatief) voor lage LET en laag dosistempo
Totaal risico genetische schade wereldbevolking: 10/106/mSv->wegen voor verlies
aan levensjaren indien effect optreedt: 13/106/mSv
Radiologische werkers (lager want tss 18 en 65): 6/106/mSv
 Met welke gegevens kan men de stochastische effecten bepalen bij de mens.
Lineair-kwadratisch model: verband dosis en frequentie stochastische effecten
I=α1D+β1D² met α1 afhankelijk van lethale schade door 1 deeltje en β1 afhankelijk
van optelling afzonderlijke sublethale beschadigingen tot lethaal en α1 en β1
afhankelijk van potentieel-lethale schade (proliferatie te snel, niet hersteld)
Dit geldt voor lage-LET straling
Hogere doses: inductie celdood belangrijk:
Overlevende fractie cellen S=e-(α2D+β2D²)
Cellen die kunnen profileren->kans op expressie genetische schade of
tumorontwikkeling
-> expressiefrequentie E=(α1D+β1D²)* e-(α2D+β2D²)
Niet per se veilig om dit model aan te nemen: laag dosistempo of gefractioneerde
bestraling zorgt voor kleine inbreng kwadratische component; bij interpretatie
gegevens tumorinductie kunnen nog andere factoren dosis-effect beïnvloeden;
dierproeven niet zomaar naar mens extrapoleren
-> lage dosis (tot 0,5Gy): lineair model (overschatting)->extrapolatie
epidemiologische gegevens (ongeveer 3Gy)
Lineariteit-> geen veilige drempeldosis!
 Bespreek het principe van een Mo-Tc generator. Tc-99m is makkelijk te krijgen, leg
uit
86% Mo (66u) vervalt via betamin tot Tc-99m (6u)
Zit op kolom met Al2O3, Tc eruit met 0,9% NaCl als TcO4-, Mo blijft op kolom
Of gelgenerator: Mo in amorfe zirconium molybdaat kolom->elutie Tc met beetje
fysiologisch water
Door generator: Tc altijd en aan relatief lage prijs te krijgen
 Bespreek het direct en indirect werkingsmechanisme van straling, vergelijk.
Directe werking: ionisatie
Effect: absorptie van energie nodig in weefsel en overgedragen op atoom (elektronen
of kern)
Excitatie: energie straling naar buitenste elektronen->hoger energieniveau verder
van kern->verbreken bindingen, scheikundige veranderingen
Ionisatie: één of meerdere elektronen uit atoom geslingerd->energie 34eV>voldoende voor doorbraak chemische bindingen->wijzigingen organische
moleculen->biologische schade
Indirecte werking: vorming vrije radicalen
Radicaal: ongepaard elektron (spin niet uitgebalanceerd)->chemisch instabiel
Ionisatie grootst bij meest voorkomende molecuulsoort: H2O
Gevormde radicalen kunnen combineren tot H2O, H2O2 en H2
Radicalen RO2* en HO2* zeer reactief->kans biologische schade hoger in
aanwezigheid zuurstof
(OER: oxygen enhancement factor: dosis zonder O2/dosis met voor zelfde effect)
Niet bij hoge-LET want geen verhoging effectiviteit meer (ionisaties reeds heel dicht
op elkaar)
Ionisatie andere moleculen niet verwaarloosbaar, maar uitzonderlijk, eerder
veranderingen in deze moleculen door ionisatie water
 Toxiciteit
Bijna altijd door ioniserende straling, enkel bij lage specifieke activiteit ook chemisch
(uranium, thorium). Chemische eigenschappen beïnvloeden eerder distributie in
celorganellen, cellen, weefsel -> stralingsdosis
Daarnaast: vorming dochterproducten, soort straling, fysische toestand,
halveringstijd bepalend voor toxicologie
Pu meer dan Am door distributie: Pu sterker gebonden aan transferrine,->kleinere
vrije fractie->minder eliminatie en meer transfer door macrofagen naar beenmerg
Natuurlijk U weinig radiotoxisch
Cesium redelijk snel geëxcreteerd
Tritium lage radiotoxiciteit (heel laag) enkel deterministisch gekend
C14: meer dan tritium door langere halveringstijd, toch nog laag door snelle
eliminatie
I131 10 keer minder carcinogeen dan andere I
 Zeggen wat de effecten zijn van lage/hoge dosis straling totale lichaamsbestraling
Hoge dosis:
Hersensyndroom (50-100Sv)->oedeem in cellen->bloedingen, coördinatiestoornissen
Dood binnen enkele uren
Darmsyndroom (7Sv of hoger)->stamcellen en prolifererende cellen in crypten dood
->geen nieuwe cellen->gedifferentieerde cellen migreren na 5-6 dagen op->secretie
en readsorbtie water en mineralen weg->hevige diarree, braken->dehydratatie,
verstoorde mineraalhuishouding->dood paar dagen
Beenmergsyndroom (1Sv): lymfo en hematopoëtisch weefsel over heel lichaam:
totale, homogene lichaamsbestraling nodig voor dood
1-2 dagen: lymfopenie, granulopenie->infecties
7-10 dagen: thrombocytopenie->bloedingen->anemie
Licht: transfusie, ernstig: transplantatie
Lage dosis: stochastische en deterministische effecten: embryonaal, prenataal
Cellen zijn voorouders vele andere cellen->effect vermenigvuldigd
Pre-implantatie: (0-10d) of niet innestelen of overleven zonder symptomen
Organogenese (11-40d): misvormingen (teratogeen) door chromosomale abberaties,
soms neonatale sterfte (lengte, grootte hersenen, mentale retardatie, ogen)
Foetale periode: misvormingen minder, groeiachterstand
 biodistributie van jodium
ongeveer 20% I2 in schildklier, jodide geconcentreerd in schildklier en geoxideerd tot
I2, I2 geïncorporeerd in schildklierhormoon
3 joodcompartimenten:
Extrathyroïdale anorganische joodpool: ingenomen jodide+jodide ontstaan door
afbraak thyroïd hormoon en lek niet-hormonaal I2 uit schildklier. Jodium verdwijnt
hieruit door excretie nieren en opname in schildklier
Thyroïdale joodpool: extra-thyroidaal wordt opgenomen en na oxidatie ingebouwd in
schildklierhormoon T3 en T4
Extrathyroïdale joodpool: gesecreteerd schildklierhormoon, hormoon wordt
afgebroken naar faeces en naar extrathroïdale anorganische joodpool
 Verklaar de functionele veranderingen van weefsel door straling
Deterministisch: acuut (compartimentalisatiemodel, snel delende weefsels), late
stralingsreacties (primair en secundair door beschadiging bloedvaten), totale
lichaamsbestraling (hersenen, darm en beenmergsyndroom, effecten op embryofoetus)
Capillairen en bindweefsel meestal gevoeligst
Stochastisch: lineair-kwadratisch: afh van sublethaal opgeteld, lethale schade 1
deeltje, potentieel lethale schade
 Leg het effect van straling op de dunne darm uit aan de hand van het
compartimentalisatiemodel.
Sneldelend weefsel bevat 4 types cellen
Stamcellen: vernieuwing weefsel, delen in stamcellen en prolifererende cellen, maar
fractie deelt, rest in rust dus relatief stralingsresistent
Prolifererende cellen: mitotisch zeer actief, stralingsschade snel tot uiting door
mitosedood dus zeer stralingsgevoelig
Differentiërende cellen: geen vermogen meer tot delen, opgelopen schade kan geen
mitosedood veroorzaken dus weinig stralingsgevoelig
Functionerende cellen: geen deling, weinig stralingsgevoelig, verloren door natuurlijk
verloop.
 Bespreek het metabolisme en de toxiciteit van tritium.
Metabolisme:
Absorptie: na ingestie HTO of organische gebonden T 100% geabsorbeerd; na
inhalatie opname HT in bloed (10-4) en HTO gemakkelijk geabsorbeerd; via huid zzer
weinig HT en gemakkelijk HTO
Metabolisme: HTO: snel evenwicht met H2O, klein deel omgezet in organisch
gebonden T, biologische halveringstijd 10 dagen; organische T: gekataboliseerd tot
H2O (half 10 dagen), rest omgebouwd tot andere organische moleculen (half 40
dagen)
Excretie: onder vorm HTO
Toxiciteit: niet erg hoog, bepaald door blootstelling aan HTO; maar moeilijk volledig
te elimineren van blootstelling
Tot nu toe geen stochastische effecten beschreven, 2 dodelijke gevallen na massieve
besmetting
 Verschil tussen mitosedood en interfasedood (antw houdt 4 dingen in: tijdstip,
soort cellen, dosis, oorzaak)
Mitosedood: DNA-schade uit zich door afsterven cel bij volgende deling
Vaak foutief herstelde chromosoombreuken->slecht verloop mitose->dood door
numerieke of structurele chromosoomafwijkingen
Interfasedood: cellen sterven akuut (niet door mitose) af
Cellen kunnen vervangende herstelsynthese eiwitten niet snel genoeg starten bv
lymfocyten
Andere types cellen: hoge dosis of hoge-LET
Niet-prolifererende cellen: altijd interfasedood
Gereguleerd proces van desintegratie: apoptose
 Waarvoor worden volgende radiofarmaca gebruikt:
Tc-MAG3, Tc-MAA, NaI(123), Tc-HMPAO
Tc-MAG3: evaluatie nierfunctie: opstellen renogram (activiteit vs tijd)
Wordt uit het bloed geklaard door actief tubulair transport en tubulaire secretie
Tc-MAA: macro-aggregaten gedenatureerd Tc-albumine->nakijken longperfusie (vast
in capillairen, daarna afgebroken en voortgestuwd, verwijderd door fagocyten,
slechts deel capillairen afgesloten)
NaI(123): functioneel en structureel onderzoek schildklier
Tc-HMPAO: gaat door bloed-hersenbarrière en kan niet meer terug->perfusie
hersenen
Ook merken witte bloedcellen (door membraan en niet terug)
 Geef biologische verdeling van TcO4- en leidt enkele toepassingen af.
Gedraagt zich als jodide-ion, maar niet ingebouwd in schildklierhormoon;
geconcentreerd in schildklier, speekselklieren, zweetklier, nier en maag; deel
proteïnegebonden blijft intravasculair
-> evaluatie schildklierafwijkingen, functie speekselklieren, ectopisch maagweefsel in
ileum
 tolerantiedosis5/5
De dosis die in 5% van de patiënten normaleweefsel complicaties geeft binnen een
periode van 5 jaar
 Wat zijn de voor- en nadelen van gefractioneerde straling bij tumoren
Is minder dodelijk omdat cel kans krijgt sublethale beschadiging te herstellen
->minder effectief
Normale cellen meer herstelcapaciteit->tumor herstelt minder snel
 RBE hangt af van beschouwde biologische effect, zuurstofconcentratie,
herstelcapaciteit cellen (sublethale schade en repopulatie indien proliferatie
behouden), de toegediende stralingsdosis
Veel herstel mogelijk: hoge LET geeft hoge RBE
Hoge LET geeft hogere RBE bij lage dosis en laag dosistempo
 effect van straling op spermatogenetisch epitheel
verschillende celtypes, elk eigen gevoeligheid: stamcellen, prolifererende (togonia,
veel mitose), differentiërend (tocyten, tiden, tozoa)
prolifererend meest stralingsgevoelig->celdood; hebben tijd nodig om zich te
ontwikkelen->verlaging zaadcellen pas later meetbaar
voldoende stamcellen overleven->repopulatie->vruchtbaarheid (dosisafhankelijk, kan
jaren duren)
Dosis enkele Gy: blijvende steriliteit
Endocriene cellen androgeen radioresistent->geen regressie secundaire
geslachtskenmerken
 genetische effecten bij de mens onderzoeken ahv dierproeven
-> basis directe en verdubbelingsmethode bepaling risico genetische afwijking en
basis lineair-kwadratisch model
Bestaan drempeldosis genetische effecten niet kunnen aantonen-> veiligheidshalve
aanname ook geen veilige dosis bij mens
Verbeke 2011:
 Geef de stralingsschade aan de dunne darm, doe dit via het compartiment model.
 Wat is het risico op genetische effecten? Hoe berekent/bestudeert men dit risiso?
 Geef enkele veiligheidskabinetten, geef telkens de luchtstromingen weer. Welk effect
heeft dit op mens, experiment en milieu?