Radiotherapie
Versie 2007
Prof. Dr. M. van Eijkeren Afd. Radiotherapie - Oncologie UZGent.
Nota: Deze tekst dient alleen als hulp bij het nemen van nota’s tijdens de cursus en kan niet gebruikt worden als referentie voor andere werken. Geen enkele figuur mag gecopiëerd of verspreid worden. Al het materiaal is alleen voor persoonlijk gebruik.
1
Inhoud Stralingsfysica Doelstelling: kennis van de fysische basisbegrippen van ioniserende straling Radiobiologie Doelstelling: kennis over de biologische effecten van ioniserende straling Toestellen in de Externe radiotherapie Doelstelling: weten welke toestellen in de radiotherapie gebruikt worden, waarom men voor een bepaald toestel kiest en hoe een behandeling praktisch verloopt.
Brachytherapie Doelstelling: weten wat men met brachytherapie bedoelt, welke technieken er gebruikt kunnen worden en wat dit voor de patiënt en zijn omgeving inhoudt.
2
Stralingsfysica 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
Schillen electronen
heeft. 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)
Atoomkern protonen neutronen
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
A = massagetal (aantal protonen + neutronen) Z = atoomnummer (aantal protonen)
3
2. Wat zijn 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.
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 golven.- 6 - 12 - en elektrische -8 10 10 10 gamma stralen
X - stralen
-4
10
Infra - rood
Radiogolven
m electrische golven
eV 6
10
2
10
-2
10
-4
10
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. Vereenvoudigde voorstelling van een electromagnetische
Golflengte
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.
4
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 gamma-stralen (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.
2b2. Deeltjesstraling.
Dit zijn stralen bestaande uit deeltjes met een rustmassa. DEELTJES MET EEN RUSTMASSA EN LADING: 4 - alfastraling ( He): groot ioniserend vermogen maar korte reikwijdte 2 (enkele centimeters in lucht). - 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. - zware ionen (12C) DEELTJES MET RUSTMASSA ZONDER LADING:
- neutronen: hun snelheid is afhankelijk van de kinetische energie (Ek)
5
3. Interactie van ioniserende straling met weefsel 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
6
Radiobiologie 1. Stralenschade aan cellen.
Blootstelling van cellen aan ioniserende stralen brengt schade aan de molecules toe wat uiteindelijk leidt tot verschillende 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).
Indirekte Direkte Stralenschade
stralenschade
Kern + DNA Cytoplasma
7
2. Dosis - effect relatie.
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 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 D 2) 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. 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 tussen 6 - 12 Gy (= vroege stralingsreacties). 8
Dosis - effect curve 1
0.1
0.01
0.001
Overlevende celfractie 0.0001
0.00001 0
2
4
6
8
10
12
Dosis
Overlevingscurve in experimentele omstandigheden. Naarmate de dosis toeneemt daalt de overleving van de cellen.
9
alfastraling protonen zware ionen
fotonen electronen Lage LET straling
inDirekte Stralenschade
Hoge LET straling
Radiolyse van water
Direkte Stralenschade DNA schade
Dubbelstrengbreuken
Enkelstrengbreuken
in 1 enkele track ontstaan ~ AD
Kombinatie van 2 onafhankelijke enkelstrengbreuken 2 BD
Enkelstrengbreuk
Dubbelstrengbreuk ontstaan in 1 track Dubbelstrengbreuk ontstaan door combinatie van 2 enkelstrengbreuken
10
3. Faktoren welke het stralingseffect beïnvloeden. 3.1 Dosisdebiet Het dosisdebiet is het aantal ionisaties per tijdseenheid en kan in Gy per uur weergegeven worden. Als het dosisdebiet daalt - dus als de dosis over een langere periode gegeven wordt - zal de stralenschade gedeeltelijk hersteld worden en dus de celoverleving stijgen.
Overlevende Celfractie
1
Laag dosisdebiet 0.1
Hoog dosisdebiet
Overlevende fractie
0.01 0
2
4
6
8
10
12
Dosis (Gy)
Men kan ook de dosis gefractioneerd geven. 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 11
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: 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.
12
Fractionatie
Klassiek
Dagelijks 2 Gy gedurende 5 weken
Hypofractionatie
3 x 3 Gy per week gedurende 5 weken
Hyperfractionatie GAP
1.2 Gy / 2x daags
Versnelde fractionatie 10 x 3 Gy, 4 x 5 Gy, 1 x 8 Gy
3.2 Plaats in de celcyclus. 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 G2 en 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. 13
3.3 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, S-fase bevinden. Lage LET straling
Hoge LET straling
µm
14
3.4 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 ( de oxygen enhancement ratio – OER = 3). Dit is vooral van belang voor de kans op sterilisatie van tumoren. Als een tumor groeit produceren de cellen stoffen welke 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. Zuurstof heeft namelijk een belangrijke rol in de fixatie van stralenschade op indirecte manier – en dus bij lage LET straling ( X-stralen en β-stralen). Tijdens de radiolyse van water zullen er namelijk chemische reacties optreden en met de vrije zuurstof zal er H2O2 gevormd worden.
15
Teletherapie 1. Gebruikte Toestellen 1a. Cobalt - 60
A
lhoewel 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 60Co te maken volgens volgende reactie:
H
Co + 10n —>
27
60
Co
27
et radioaktieve cobalt desintegreert dan met een halveringstijd van 5,27 jaar volgens:
H
59
60
Co —>
60
27
28
Ni * + ß- (0,318 MeV) —>
60 28
Ni + g 1,17 MeV + g 1,33 MeV.
et radioaktieve cobalt, onder vorm van verschillende cylindertjes in een container met een doormeter van ± 1,5 cm, wordt in een tungsten omhulsel geplaatst met 2 loden schuiven
of een draaisysteem. Eens geopend komt de bron vrij en kan men stralen. Na verloop van een voorafbepaalde tijd gaan de schuiven Bronhouder Rotatiestaaf
dicht of draait er een tungsten blok voor de bron en is de bron dus van de buitenwereld afgesloten.
Bron
Tungstenblok Bundelopening Collimator
16
1b. Kunstmatig opgewekte straling.
B
ij 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.
V
oor de produktie van X-stralen botsen de electronen op een metalen doel (target) waarbij, naast warmte, remstraling optreedt. 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 X-stralen 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 echter een spectrum tussen 0 en maximaal 200 kV waarbij slechts een klein percentage X-stralen deze maximale energie hebben).
Kathode
Anode ß
-
X-stralen
1b1. Laagvolttherapie (10 - 140 kV)
D
oor 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.
17
D
e 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.
Toestel voor kontaktherapie
1b2 . Or thovolttherapie (200 kV - 1 MV)
H
et 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.
18
1b3. Acceleratoren ( 1 - 40+ MV)
H
et algemene principe is een versnelling van electronen. De electronen worden 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 massa van het electron toe. Op het einde van de golfpijp worden de electronen door een electromagneet afgebogen en geven X-stralen. wanneer zij op een target botsen. Indien deze target uit de bundel gelaten wordt dan krijgt men electronenstralen. De microgolven zelf worden ofwel hergebruikt dan wel opgevangen.
el e ct rone nkanon
vacuüm pom p
ver snell erbuis
Af buigm a gneet
col li m atoren
gol fpi jp
Klystron
porta l i ma ging devi ce
19
T
egenwoordig 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
- geen risicovol radioactief afval
Nadelen:
- zeer duur toestel
- veel electronica en vraagt dus veel onderhoud
- bij hoge energieën eveneens neutronenproduktie waardoor meer afscherming
T
egenwoordig kunnen de LINACs uitgerust zijn met een multileaf collimator ( MLC). Deze collimator bestaat in één richting uit smalle loodlammellen (tussen de 40 en 80) welke
afzonderlijk
kunnen
bewegen.
De
resolutie variëert tussen de 1 cm tot 0.25 cm ( = mini-MLC). Door het gebruik van een MLC kan men het gebruik van afzonderlijke loodblokken in belangrijke mate verminderen.
20
D
aarnaast
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. Hierdoor kan men nagaan of de patiënt werkelijk op de voorgestelde velden bestraald wordt.
21
Nota in verband met de penumbra. Zoals in onderstaande tekening weergegeven wordt een gebied (bundel 1) bestraald door straling welke uit het midden van de bron verstrekt en de grootte wordt door de collimator beperkt. Straling welke aan de rand van de bron ontstaat wordt gecollimeerd Bron
en geeft aanleiding tot bundel 2 en bundel 3. Op de tekening is goed
Collimator
zichtbaar dat een gedeelte door de 3 bundels bestraald wordt (donkergrijs), een gedeelte door 2 bundels (lichter grijs) en een gedeelte door 1 bundel (zeer licht grijs). Dit betekent dat de dosis naar de rand van de bundel toe afneemt. De zichtbare veldgrens wordt Bundel 1
op de 50% gezet. Dit wil zeggen dat er een gedeelte van de straling buiten
Bundel 3
de zichtbare stralingsbundel valt en dat er een gedeelte van de bundel,
Patiënt Bundel 2
Veldgrens 100 %
aan de rand, niet de 100 % dosis krijgt. 80 % De penumbra wordt gedefiniëerd als het gebied tussen de 80 en 20% dosis. Hoe kleiner dit gebied, hoe scherper het dosisverval en dus de veldafgrenzing.
50 %
20 %
Korte samenvatting over de dieptewerking van de stralenbundels
B
ij electronenstraling wordt bijna 100% van
120
de gegeven dosis aan de huid gegeven
(huidverbranding!) maar is er een snel verval naarmate de electronen dieper in de weefsels doordringen.
100
80
Deze diepte is ongeveer het aantal
MeV van de electronenbundel gedeeld door 3. Bij hoog energetische gamma- of X-stralen ziet men
15 MV
60
40
4 MV - Cobalt
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
200 kV Percentage Depth Dose (PDD) 20
0
0
5
10 MeV electronen
10
15
20
25
Diepte (cm)
waardoor er 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.
22
2. Voorbereiding tot een radiotherapeutische behandeling
O
m 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, ... . Vóór de start met de werkelijke bestraling gebeurt de zogenaamde simulatie welke uit verschillende stappen bestaat. Deze stappen kunnen in verschillende volgorde, naargelang het geval, gebeuren.
2.1 Scopie
E
en 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 Fuchsinezilvernitraatoplossing 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).
O
p
de
simulatiefoto’s
afschermingen
worden
getekend
waarvoor
soms 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 %).
I
ndien 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
23
U
itgesproken huidreakties indien het veld niet uitgesneden wordt (de invallende stralenbundel maakt onvoldoende onderscheid tussen het masker en de huid waardoor de opbouw van de
dosis in het masker valt en het voordelige huidsparend effekt wegvalt).
Voorbeeld van een cerrobend blok welke op een plexi plaat gegoten wordt. Deze plaat wordt dan in een tray onder de collimator van het toestel geschoven. Voor elke stralingsbundel is er een andere blok nodig.
Een masker bestaat uit een plaat van thermoplastisch materiaal. Deze wordt opgewarmt in een waterbad waardoor ze gemouleerd kan worden. Eens de plaat afkoelt blijft deze haar vorm behouden. Elke patiënt heeft zijn eigen masker. Na de behandeling wordt dit masker niet meer gebruikt.
24
2 . 2 CT - scan
O
m een goede aflijning te krijgen van de te bestralen zone (doelvolume) en de normale omliggende weefsels wordt van de patiënt een CT-scan in behandelingshouding genomen
(op de manier waarop hij bestraald zal worden en op een vlakke tafel). De beelden worden, afhankelijk van de gewenste resolutie, om de 2 mm, 5 mm of 10 mm genomen en via electronische weg doorgestuurd naar de planningcomputer. 2 .3 Planningcomputer
A
lle CT-sneden worden in een computer ingelezen en men tekent contouren rond het doelvolume, alle kritische structuren en de huid. In deze computer zitten ook alle technische
en dosimetrische gegevens van de bestralingstoestellen. Als men beslist heeft hoe men het doelvolume best kan bestralen berekent de computer, door middel van een dosimetrisch programma, de stralingsdosis in elk punt. De punten met gelijke dosis worden verbonden en zo bekomt men isodosen. Het is natuurlijk de bedoeling het doelvolume zo effectief mogelijk te bestralen met maxilaal sparen van de normale organen. 2 . 4 Vir tuele simulatie en isocentrische bestraling
T
egenwoordig 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 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. Bij een isocentrische bestraling ligt de patiënt op tafel en draait het toestel rond de patiënt. Hierdoor is een betere positionering mogelijk.
25
Brachytherapie O
nder 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.
D
e 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.
E
en 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.
D
oor de stagnatie van de brachytherapie met de eerder grote radiumbronnen, door het ontstaan van radioprotectie 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.
P
as na het vervangen van radium door iridium en de ontwikkeling van “afterloading” door Henschke in New York ontstond voor de brachytherapie een renaissance in de jaren 80 van
vorige eeuw. Met de nieuwe innovaties zoals het invoeren van IMRT en gecombineerde radiochemotherapie wordt er terug minder brachytherapie gebruikt.
26
1. Radionuclide
D
e meeste atomen in de natuur zijn stabiel. Hun kern bevat 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 X Z
A Z
= massagetal (aantal protonen + neutronen)
= atoomnummer (aantal protonen)
N
u 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 kan deze onstabiel zijn ( = radionuclide) en evolueert naar een
27
2. Radioactiviteit
H D
et omvormen van ontstabiele kernen naar kernen met een beter evenwicht noemt men radioaktiviteit. Dit verval gaat gepaard met het uitzenden van ioniserende straling. e eenheid van radioaktiviteit komt overeen met 1 omvorming (desintegratie) per seconde en dit is 1 Bq (Becquerel). Dus:
V
1 Bq = 1 desintegratie s-1
roeger, toen men alleen radium had, gebruikte men hiervoor de Curie (Ci) wat 3,7*1010s-1 was, namelijk het desintegratiedebiet van 1 gram radium. De aktiviteit van heel wat isotopen
gebruikt in de geneeskunde wordt nog in mCi (millicurie = 1/1000 Ci) gegeven. Men kan dan gemakkelijk omreken 1 mCi = 37 MBq.
H
et aantal Becquerel kan niet direkt gemeten worden. Meestal wordt de activiteit van een bron bepaald door middel van een ionisatiekamer welke op een bepaalde afstand van de
bron staat en het aantal ionisaties, dus de stralingsdosis, meet. Het aantal Becquerel wordt dan berekend door een omrekeningsfactor. Deze omrekeningsfactor is zeer moeilijk te bepalen en kan soms tussen instituten verschillen. Gezien men in de brachytherapie de dosis wil weten en dan een bron toegestuurd krijgen in MBq moet men terug de omrekeningsfactor gebruiken. Gezien er hierbij fouten kunnen optreden is men overgeschakeld naar een andere maat voor de activiteit van een radioactieve bron nl. het luchtkermadebiet (air kerma rate). Deze waarde wordt uitgedrukt in cGy.m2.h-1.
28
3. Halveringstijd
B
ij elke desintegratie wordt een onstabiele kern naar een stabiele kern omgevormd met het uitzenden van ioniserende straling. Dit “radioactieve verval” verloopt exponentieel in de
tijd:
At = A0 . e-lt
met: At = de activiteit op een bepaald tijdstip, A0 = de beginactiviteit, l = de vervalconstante en t= de tijd.
D
e tijd nodig om van een bepaalde hoeveelheid onstabiele kernen naar de helft te komen noemt men de halveringstijd. Elk isotoop heeft zijn eigen halveringstijd.
Isotoop
Halveringstijd
Plutonium - 240
24000 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 minuten
Zuurstof - 15
123 seconden
29
4. Gebruikte bronnen 4.1 Open bronnen
D
eze bronnen zijn dus niet omkapseld en worden peroraal of intraveneus toegediend. De bron wordt in het lichaam gemetaboliseerd en de patiënt wordt dus zelf een stralingsbron.
Het gebruik van deze bronnen gebeurt in de nucleaire geneeskunde zowel voor de diagnose als voor de behandeling. Voorbeelden: Iood - 131 voor schildklieraandoeningen, Samarium - 153 voor botmetastasen.
4.2 Gesloten bronnen
H
ierbij is de radioactieve bron omgeven door een kapsel (vaak titanium) welke vooral de gamma -
straling doorlaat. De beta - straling wordt in het kapsel geäbsorbeerd. Deze bronnen kunnen tegen of in de tumor gebracht worden. Het is de bron welke straalt en er is geen metabolisatie in de patiënt zodat deze zelf nooit radioactief wordt. Eens de bron verwijderd is er dan ook geen radioactiviteit meer aanwezig. 4 . 2 .1 Radium - 226
R
adium 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.
P
roblemen 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. Daarom moeten de radiumtubes regelmatig gecontroleerd worden op lekken.
30
R
adium 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. De tubes zelf waren vrij groot zodat implanteren in bepaalde zones moeilijk was. 4 . 2 . 2 Cesium - 137
C
esium - 137 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 zijn: Lagere energie van de gammastralen zodat de stralenbelasting bij het plaatsen vermindert. 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 . 2 .3 Iridium - 192
Ir - 192 wordt meer en meer gebruikt in de kliniek en is momenteel de standaard voor brachytherapie met tijdelijke implantaties: 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 of als een kleine bron ( 2 tot 4 mm) gemonteerd op een roestvrij stalen kabel. Het inbrengen is minder traumatiserend dan met gebruik van radiumnaalden. De halveringstijd is 74,02 dagen dus geen langdurig radioactief afval.
31
Men kan gebruik maken van afterloading zoals ook voor cesium. Iridium bronnen worden gebruikt in de interstitiële therapie (Hoofd- en Halstumoren, Borstcarcinoom, Huidtumoren) en in de plesiotherapie (Cervix- en Endometriumcarcinoom). 4 . 2 . 4 Iood - 125
W
ordt sinds 1960 in de Verenigde Staten gebruikt voor interstitiële therapie. De halveringstijd bedraagt 60 dagen met een gemiddelde energie van ± 30 keV, een lengte van 4.5 mm en een
diameter van 0.8 mm. Door de lage energie van de stralen is geen afscherming noodzakelijk.
D
e iood zaadjes worden tegenwoordig vooral gebruikt voor permanente prostaatimplantaties. Gezien een prostaatcarcinoom traag groeit is het lage dosisdebiet van iood - 125 geschikt
voor deze behandeling.
5. Afterloading
R
adiumtubes of -naalden werden manueel ingeplant wat voor de arts en verplegenden een zware stralenbelasting betekende. Henschke 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 applicatoren (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 computerplanning verricht worden. Eens blijkt dat er een acceptabele dosisverdeling is worden de radioactieve bronnen bij de patiënt op zijn kamer in de applicator geschoven. Dit kan manueel gebeuren of door middel van een machine wat men “remote afterloading” 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.
32
D
e meest gebruikt afterloadingtoestellen maken gebruik van een kleine Iridium - 192 bron welke op een lange stalen kabel gelast is. Deze kabel is opgerold rond een stappenmotor
en de bron is in een tungsten kluis wanneer het toestel niet werkt. Bij de start van de bestraling duwt de stappenmotor de kabel vooruit en de bron komt uit het toestel via de kanaalkiezer. Tussen de kanaalkiezer en de applicator in de patiënt zijn er holle transferttubes. De bron zelf is omkapseld en heeft een buitenste diameter van 0.9 mm. Door deze kleine diameter kan men kleinere applicatoren gebruiken waardoor weefselbeschadiging geminimaliseerd wordt.
33
6. Systemen in de brachytherapie
H
et 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”.
V
erschillende systemen werden ontwikkeld in grote centra en bestonden uit bepaalde regels waaraan men zich moest houden om de lokale controle maximaal en de kans op bijwerkingen
minimaal te houden. Het systeem van Stockholm werd begin vorige eeuw ontwikkeld, nadien had men het Manchester systeem en het systeem van New York. Met de ontwikkeling van Iridium - 192 ontstond het systeem van Parijs. Dit wordt nog steeds frequent gebruikt en ligt aan de basis van een internationale concensus. Tegenwoordig implanteert men nog vaak volgens de regels van een bepaald systeem maar wordt de dosisverdeling met computers gecontroleerd.
7. Dosisdebieten
I
n de huidige brachytherapie bestaan verschillende strekkingen. De indeling gebeurt naargelang
I
n de conventionele brachytherapie, met de radiumtubes, lag dit dosisdebiet tussen de 0,4 - 2
het dosisdebiet, dus het aantal Gy per uur, op het punt waar de dosis voorgeschreven wordt
Gy/hr. Dit noemt men “Low Dose Rate”.
D
oor 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. Tussen de twee spreekt men van “Medium Dose Rate”, 2 - 12 Gy/hr.
34
A
lhoewel LDR radiobiologisch een goede behandeling is zijn er vooral praktische problemen. De radioactieve ladingen blijven continu in de patiënt aanwezig zodat er steeds stralingsgevaar
is. Theoretisch zou men bij de verzorging van de patiënt de bron kunnen verwijderen en nadien terugplaatsen maar dan neemt de behandelingsduur toe. Men heeft geprobeerd de radiobiologische voordelen van LDR te koppelen aan de voordelen van HDR (dus remote afterloading) en zo kwam men tot PDR (pulsed dose rate). Hierbij maakt men gebruik van een toestel zoals bij HDR maar met een bron welke 10 x minder actief is. Eén maal per uur wordt de bron uit het toestel geschoven en krijgt de patiënt een stralingspuls. Tussen de pulsen door is er geen straling aanwezig en kan de patiënt verzorgd worden.
De behandeling kan op een afgeschermde
patiëntenkamer gebeuren. Alhoewel PDR belangrijke voordelen heeft ten opzichte van LDR zijn de nadelen: het ter beschikking hebben van een afgeschermde kamer (is vrij duur), het bestralen met een bewegende bron tijdens de nacht (vervelend als er problemen met het brontransport zijn, de aanwezigheid van gekwalificeerd personeel) en, gezien de totale behandelingsduur dezelfde als bij LDR is, het feit dat patiënten gedurende enkele dagen opgenomen dienen te worden.
Dosisdebiet (Gy/h)
Daarom wordt er soms eerder voor HDR gekozen.
HDR
PDR
LDR
Behandelingsduur
35
8. Voorbeelden van applicaties 8.1 Gynecologie
B
rachytherapie heeft een belangrijke rol bij de behandeling van tumoren van de cervix of het endometrium, meestal in combinatie met externe bestraling. Indien de patiënt reeds
heelkunde onderging is het doelgebied van de brachytherapie de vaginale stomp. Deze wordt meestal behandeld door middel van vaginale ovoiden of een vaginale cylinder. Als de uterus nog ter plaatse is, dan wordt er vaak een staaf ( zogenaamde tandem) ingebracht. De combinatie tandem en ovoïden wordt het Fletcher - apparaat genoemd.
Links: een vaginale cylinder
Rechts: apparaat volgens Fletcher
B
ij uitgebreide tumoren, bvb. cervixcarcinomen met uitbreiding in de parametria kan men een implantatie met perineale naalden uitvoeren door middel van een template type MUPIT
(Martinez’ Universal Perineal Interstitial Template of Syed - Neblett.
MUPIT - template
36
8. 2 Implantaties in hoofd - en halsgebied
H
ierbij wordt er gebruik gemaakt van plastiektubes welke door middel van metalen naalden in de tumor aangebracht worden. Zowel het plaatsen als het verwijderen gebeurt onder algemene
narcose. Na het plaatsen wordt er ongeveer 24 uur gewacht om te simuleren en de behandeling op te starten wegens mogelijk oedeem. Voeding gebeurt door middel van een maagsonde, een centrale catheter of een reeds aanwezige gastrostomiesonde.
I
ndicaties zijn tumoren van de mondbodem en tong, de orofarynx en de lip. Bij nasofarynxtumoren kan een applicator via de neusholte aangebracht worden.
Voorbeeld van een implant met plastiektubes thv. de tong en tonsilregio links.
8.3 Implantatie bij prostaatcarcinoom
H
ierbij maakt men gebruik van Iood - 125. Gezien de energie van ongeveer 30 keV wordt bijna alle straling in het lichaam geabsorbeerd en is een opname omwille van radioprotectieredenen
niet nodig. Gezien prostaatcarcinomen traaggroeiende tumoren zijn vormt het lage dosisdebiet geen probleem en kan men werken met permanente implanten. Indicaties voor deze behandeling zijn vroegtijdige prostaatcarcinomen met een beperkt volume, lage PSA en lage Gleason score. De ioodzaadjes worden door middel van perineale naalden en onder transrectale echografie ter plaatse gebracht.
37
Radioprotectie 1. Afscherming van bestralingstoestellen
G
ezien
er
met
stralingsbron
ioniserende straling
gewerkt
wordt
dienen
de nodige maatregelen genomen te worden om ongewenste blootstelling
Lekstraling
voor het personeel te voorkomen.
bundelstraling
Strooistraling
“Backscatter” straling
H
et personeel kan blootgesteld worden aan: - primaire straling: straling tussen de target en het omhulsel
- bundelstraling: primaire straling welke uit het toestel komt
- lekstraling: straling welke uit het omhulsel komt
- secundaire straling: straling uitgezonden door bestraalde materie (patiënt,...
B
eschermingsmaatregelen: - 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)
- adekwaat materiaal voor een afscherming (beton)
38
D
e “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
hoog energetische machines worden hout, parafine of boorproducten gebruikt om de storende neutronenstraling te absorberen.
D K
oor de hoge energie van de straling bij deze toestellen heeft het dragen van een loodschort geen zin.
ontrole van de patiënt gedurende de duur van de bestraling gebeurt zowel visueel (video) als door parlofoon. Jonge kinderen worden onder anesthesie gebracht terwijl de vitale parameters
via een TV-circuit gevolgd worden.
39
2. Verzorging van patiënten onder behandeling met radioactieve bronnen.
B
estralingsgevaar treedt op wanneer men in de nabijheid van een radioactieve bron (of patiënt) komt. Dit kan men tot een minimum herleiden door:
1.Afscherming door materialen met hoog atoomnummer (lood).
G
ezien de hoge energie van de γ-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.
2.Hou Afstand.
D
oor 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!!
3. Beperk de tijd wanneer je in de nabijheid van een radioactieve bron werkt.
B
esmettingsgevaar 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.
L
et wel: Excreties van patiënten met gesloten bronnen zijn dus NIET radioactief zodat er geen besmettingsgevaar bestaat. 40
B
ij LDR of PDR worden de patienten op een afgeschermde kamer opgenomen. De muren worden
uit dikker beton opgetrokken of, meer gebruikt, er worden loodplaten tegen de muren, in het plafond en in de vloer geplaatst. De dikte wordt berekend in functie van de ligging en de dosislimieten. Bij gebruik van omkapselde bronnen dienen er geen maatregels genomen te worden voor de excreties. Bij HDR is de activiteit van de bron té hoog en dient de behandeling in een stralingsbunker te gebeuren. Bij elk van deze technieken wordt de patiënt zelf nooit radioactief en kan deze zonder bijkomende voorzorgen ontslagen worden.
B
ij open bronnen dient men bijkomende maatregels te treffen om radioactieve besmetting te voorkomen.
Dus overschorten, overschoenen en handschoenen. Er is op deze kamers ook een apart sas voorzien waar men deze kan aan- en uitdoen. Op de kamer is er ook een apart toilet voorzien zodat de radioactieve stoelgang en urine opgevangen kan worden.
Bij ontslag van de patiënt
krijgt deze nog instructies voor thuis mee en dient de kamer nagekeken te worden op radioactieve contaminatie.
41
