2.2.5 Stralingseffecten

Hoofdstuk 5 Behandelingsmodaliteiten

De kobalttoestellen zijn een rariteit geworden in de radiotherapie. Medische lineaire versnellers of Linacs hebben hun waarde aangetoond binnen de oncologie. Vrijwel elk radiotherapiecentrum bezit minstens één lineaire versneller. In deze toestellen worden elektronen versneld in een vacuümbuis tot ze bijna de lichtsnelheid benaderen, een snelheid van omgerekend 300 000 kilometer per seconde, vandaar het woord lineaire versneller. De versnelde elektronen botsen nadien op een trefplaatje waardoor ze afgeremd worden. Hierdoor ontstaat röntgenstraling, een vorm van ioniserende straling met een hoog energetisch vermogen.

Straling veroorzaakt ionisatie en beschadiging in alle mogelijke moleculen en structuren van de cel. De cellen kunnen de stralingsschade meestal herstellen door delen van het celmembraan of de celorganellen te vervangen. DNA in de celkern wordt beschouwd als levensnoodzakelijke substantie voor de cel. DNA is zeer stralingsgevoelig. Toch leidt niet alle DNA-schade tot ernstige gevolgen. Schade aan het DNA wordt dikwijls hersteld door reparatiemechanismen.

Schade van ioniserende stralen kan zich op verschillende manieren manifesteren. – Chromosoomschade waardoor mutaties en afwijkingen ontstaan die aanleiding kunnen geven tot tumorgroei. Als er in een korte tijdspanne veel schade aan het DNA toegebracht wordt, kunnen de reparatiemechanismen de DNA-schade niet meer herstellen of kunnen er foute reparaties ontstaan. Foute reparaties of niet-herstelde schade aan het DNA kunnen aanleiding geven tot mutaties. Als de afwijkingen zich voordoen in geslachtscellen die genetische informatie op het nageslacht overdragen, kunnen er erfelijke afwijkingen optreden. – Mitose-uitstel waarbij het verloop van de celdelingscyclus vertraagd wordt. Meestal leidt dat niet tot functionele schade aan weefsels en organen. – Celdood. Men spreekt van ‘celdood’ als een cel niet meer kan delen en dus verloren gaat.

Weefsels die snel delen om hun functie en integriteit in stand te houden worden veelal het eerst door straling beschadigd. Effecten treden binnen enkele weken of een paar maanden na de bestraling op. Weefsels die minder snel delen, tonen pas op veel latere datum veranderingen.

In de radiotherapie is het belangrijk om bestralingsschema’s uit te werken waar zo veel mogelijk tumorweefsel schade ondervindt en afsterft en zo veel mogelijk gezond weefsel gespaard wordt zodat het kan herstellen. Lokale controle wordt pas bereikt als de laatste tumorcel vernietigd is. Het afsterven van de tumorcellen is afhankelijk van de stralingsgevoeligheid van de cel en het aantal tumorcellen. De totale dosis die nodig is om een tumor te behandelen is meestal te hoog om in een eenmalige fractie toe te dienen. Ze zou een onherstelbare schade toebrengen aan het omliggende gezonde weefsel. Men zal de totale dosis daarom opdelen in kleine doses die men doorgaans eenmaal per dag toedient. Dit noemt men fractionering. Een voorbeeld: een totale dosis van 70 Gy op het doelvolume wordt verdeeld over 35-maal een fractiedosis van 2 Gy.

Hoofdstuk 5 Behandelingsmodaliteiten

Het effect van gefractioneerde bestraling hangt onder meer af van de 4 R’s.

1 Repair

Repair is het herstel van de schade aan het DNA door eiwitten, tijdens het interval tussen opeenvolgende fracties. De normale weefsels zijn meestal iets minder gevoelig voor bestraling dan de kwaadaardige. Er dient ook een onderscheid te worden gemaakt tussen de verschillende weefsels onderling. Huid en mucosa vallen onder acuut reagerende weefsels en steunweefsels behoren bijvoorbeeld tot laat reagerende weefsels. Laat reagerende weefels hebben ook een betere herstelcapaciteit. Tevens speelt de dosis hierin ook een rol: een eenmalige bestraling van 8 Gy zal meer schade veroorzaken dan 4 Gy gegeven over twee dagen.

2 Reoxygenatie

In een tumor bevinden zich vaak weefselgebieden die van weinig zuurstof voorzien zijn. Ze bevatten dus een hoeveelheid hypoxische cellen die veel meer resistent zijn tegen straling dan cellen die goed van zuurstof voorzien zijn. Die laatste zijn na enkele fracties verdwenen, waardoor er meer ruimte ontstaat. De oorspronkelijke hypoxische cellen worden dan beter van zuurstof voorzien en gaan zich delen, waardoor hun stralingsgevoeligheid toeneemt. Het mechanisme van reoxygenatie is niet helemaal duidelijk, maar men vermoedt dat het opnieuw opengaan van samengedrukte bloedvaten de bloeddoorstroming verbetert. Ook kan door de afname van het tumorvolume de afstand tussen de hypoxische cellen en de bloedvaten kleiner worden, waardoor ze beter van zuurstof voorzien worden.

3 Redistributie

Cellen zijn meer of minder radiosensitief afhankelijk van het stadium in de celdeling waarin ze zich bevinden. Een kleine hoeveelheid ioniserende stralen zal de radiosensitieve cellen (tijdens de G2- en M-fase) doen afsterven terwijl de cellen in de S-fase minder gevoelig zijn en dus minder afsterven. De cellen evolueren verder in de proliferatie en sommigen zullen de radioresistente fase verlaten hebben tegen de volgende bestralingsfractie waardoor ze gevoeliger zijn en afsterven.

4 Repopulatie

Bij dit proces worden de gedode cellen vervangen door celdeling van de overlevende cellen.

Daarmee herstelt niet alleen het normale weefsel zich, maar ook de tumorcellen herstellen zich. Na enkele dagen tot weken start dat proces op. Fractionatie is van belang bij traaggroeiende tumoren. Bij snelgroeiende tumoren kan fractionatie echter nefast zijn. Soms wordt een beter effect bereikt door meer dan één fractie per dag te geven. Men kan gebruikmaken van het verschil in herstelmogelijkheden tussen gezonde cellen en tumorcellen om de bestralingsschema’s op te stellen.

Het aantal fracties hangt af van zowel de totale dosis als de dosis per fractie en varieert dus van een eenmalige fractie (zelden) tot meerdere fracties gedurende verscheidene weken.

Meestal wordt de patiënt eenmaal per dag bestraald gedurende vijf dagen per week. Het is belangrijk dat de patiënt elke dag komt (niet in het weekend en op feestdagen) om de werking van de bestraling ter hoogte van het zieke weefsel optimaal te garanderen.