Project kanker hoorcolleges Peter Sminia stralingsbiologie
Hoorcollege 1 02/06/2021
Radiobiotherapie rust op drie pijlers; fysica (veilig en optimaal gebruik van straling in de
kankerbehandeling), kliniek (toepassing van straling in de kankerbehandeling) en biologie (principes,
mechanismes en effecten van ioniserende straling op cellen, weefsels en organen).
Vraag: Hoe ontstaat celdood door straling?
1. Interruptie van de celmembraan
2. Mitochondriale schade
3. Inductie van DNA dubbelstrengsbreuken wanneer er breuken optreden moeten deze de tijd
krijgen om te kunnen repareren, lukt dit niet? Dan ontstaat er permanente schade aan het weefsel.
4. Inhibitie an DNA repair
Effect van straling in de loop van de tijd
Verloop van effect van straling in de tijd. De fysische effecten zijn de ionisaties, excitaties en
inhibities. Chemische effecten zijn de vrije radicalen en biologisch gaat over de enzymen en de
reparatie processen (binnen enkele uren na celdeling). Helemaal rechts onderin zie je de vroege
reacties en vindt binnen 3 maanden na bestraling na. En de late effecten en carcinogenesis kunnen
jaren tot decennia later tot uiting komen. Dit is belangrijk voor de biologische effecten om in het
achterhoofd te houden.
Bestralingstechnieken
De meeste patiënten worden uitwendig bestraald en meestal gefractioneerd en wilt zeggen
meerdere keren in kleine fracties van 1.8-2.5 Gy tot een totale lokale dosis van 40-70 Gy (= gray).
Er bestaat ook hypofractionering en bijvoorbeeld TLB (= totale lichaamsbestraling) en de laatste
wordt toegepast bij beenmerg transplantaties of leukemie. Dit is van belang om de bloedcellen te
stabiliseren zodat daarna de transfusie kan plaatsvinden.
Verder is er Stereotactische bestraling met een zeer hoge dosis en is vaak als er met een hoge dosis
bestraalt kan worden als er hierbij weinig gezond weefsel geraakt zal worden.
Er kan ook inwendig bestraald worden en is door het inbrengen van bijvoorbeeld jodiumzaadjes
met radioactief jodium voor bijvoorbeeld prostaat kanker. Ze gaan hier dan uitzenden terwijl ze hier
blijven zitten. Inwendige bestraling is via het inbrengen van implantaten waarna via katheters er een
radioactieve bron in het lichaam wordt gebracht.
Voor- en nadelen toepassing van straling
Voordelen: therapeutische effect is de genezing van de patiënt met een tumor
Nadelen: bijwerkingen zoals schade aan gezonde weefsels (= carcinogenen effecten)
,Bijwerkingen van radiotherapie
De bijwerkingen kunnen optreden omdat de therapeutische dosis die je aan de tumor wilt geven te
hoog is en het voor de vitale gezonde weefsels overschrijdt. Elk gezond weefsel heeft
bestralingstolerantie. Deze wil je niet overschrijden want kan permanente schade opleveren.
Verder zijn er bestralingsmarches van ongeveer 1 cm rondom de tumor en ligt aan de groeiwijze van
de tumor en de beweging van de tumor door ademhaling/vulling darm of blaas. Je wilt de
bestralingsmarches zo klein mogelijk houden om de gezonde weefsel te sparen. Dit kan door
bijvoorbeeld alleen te bestralen als de patiënt zijn adem even inhoudt.
Verder geldt er nog een variatie voor gevoeligheid voor straling binnen de te behandelen patiënten
en moet ook rekening mee gehouden worden.
De dosis die je kan geven aan de individuele patiënten hangt dus samen met wat de bijwerkingen
ervan zijn op de patiënt.
Therapeutische window = de ruimte voor behandeling tussen de kans op controle van de tumor
(genezing) en de kans op schade aan de gezonde weefsels en organen (bijwerkingen).
De curves liggen heel dicht bij elkaar, maar het doel is dus op de curves uit elkaar te trekken of
de curves meer naar links verplaatsen en betekent dat de kans op genezing hoger is en de kans
op bijwerkingen lager. Meer uit elkaar trekken van de curves is dat er een groter verschil zit in de
stralingsdosis waarbij de tumor wordt gedood en de rest bespaard en dat wil je zodat minder
kans op beschadigen gezond weefsel. Belangrijk is dat er gefractioneerd bestraald wordt. Het
idee daarachter is dat je gezonde weefsels veel meer kan sparen. Voor de tumor maakt het niet
uit of het in een enkele keer gaat of in fracties, maar voor het gezonde weefsel is het heel erg
sparend. Gefractioneerde radiotherapie is dus voornamelijk om de schade achteraf te
verminderen.
Hoe kunnen we de balans tussen de voor- en nadelen van bestraling te verbeteren? Dus tussen
genezing en de bijwerkingen?
- Een beperking van het bestraalde volume van de gezonde weefsels en is precieze radiotherapie
- Fractionering van de bestralingsdosis, dus meerdere kleine fracties toedienen in plaats van in één
keer een hele hoge dosis toe te dienen en dit fractioneren bespaard de gezonde weefsels meer dan
de tumoren.
- Radiosensitizering gericht op tumoren via combinatietherapie en hierbij wordt er gebruik gemaakt
van een combinatie van radiotherapie met chemotherapie/ targeted drugs, hyperthermie,
immunotherapie of andere behandelingsmethoden.
Technische innovaties in de radiotherapie
Moduleren van de intensiteit en is aan de randen minder sterk stralen en in het midden van de
tumor sterker.
2D-CRT (conformatie therapie) = twee tegenovergestelde bestralingsbundels met vaste intensiteit
(links)
, 3D-CRT = meerdere tegenovergestelde bestralingsbundels met vaste
intensiteit (links)
IMRT = meerdere modeleerbare bundels die vanuit verschillende
richtingen komen (rechts). Per pixel kan de intensiteit worden
aangepast (de grootte van de pijlen). Dus per richting zijn er
meerdere bundels in plaats van slechts een enkele zoals bij CRT.
VMAT = volumetrische modulated arc therapie. bestralen vanuit 360 graden richtingen rondom de
tumor
3D-CRT = zoals te zien in de afbeelding meer uitspreiding van de dosis op het omliggende weefsels
VMAT = nog meer dosisverdeling doordat er 360 graden rondom de tumor bestraald wordt. Het
enige is dat er wel een groter volume gezond weefsel bestraal wordt, maar wel met een vele male
lagere dosis welke binnen het tolerantiegebied valt.
Er wordt gebruik gemaakt van een combinatie van MRI om ervoor te zorgen dat gedurende de
bestraling de tumor de gehele tijd in beeld is. Hiervoor kan de bestraling aan en uit gezet worden
tijdens de bestraling aan de hand van de MRI die weergeeft of de tumor in het te bestralen gebied
ligt. Zo niet dan stopt bestraling en besparen we gezond weefsel.
Precisiebestraling met protonen
Bestralen met protonen zorgt voor een optimalisatie van de fysische
dosisverdeling en er volgt een veel lagere dosis op de gezondere
weefsels. Dit omdat de protonen in een soort piek terechtkomen waar
ze hun maximale dosis afgeven. Dit wil je hebben in precies de tumor.
Wanneer deze piek bereikt is dan hebben de protonen daarna vrijwel
geen dosis meer en tasten zo minimaal mogelijk de gezonde weefsels
aan en is te zien op het rechter plaatje.
Deeltjes bestraling met protonen en koolstofionen
Protonen = gele lijn
koolstofionen = grijze lijn
Hoorcollege 1 02/06/2021
Radiobiotherapie rust op drie pijlers; fysica (veilig en optimaal gebruik van straling in de
kankerbehandeling), kliniek (toepassing van straling in de kankerbehandeling) en biologie (principes,
mechanismes en effecten van ioniserende straling op cellen, weefsels en organen).
Vraag: Hoe ontstaat celdood door straling?
1. Interruptie van de celmembraan
2. Mitochondriale schade
3. Inductie van DNA dubbelstrengsbreuken wanneer er breuken optreden moeten deze de tijd
krijgen om te kunnen repareren, lukt dit niet? Dan ontstaat er permanente schade aan het weefsel.
4. Inhibitie an DNA repair
Effect van straling in de loop van de tijd
Verloop van effect van straling in de tijd. De fysische effecten zijn de ionisaties, excitaties en
inhibities. Chemische effecten zijn de vrije radicalen en biologisch gaat over de enzymen en de
reparatie processen (binnen enkele uren na celdeling). Helemaal rechts onderin zie je de vroege
reacties en vindt binnen 3 maanden na bestraling na. En de late effecten en carcinogenesis kunnen
jaren tot decennia later tot uiting komen. Dit is belangrijk voor de biologische effecten om in het
achterhoofd te houden.
Bestralingstechnieken
De meeste patiënten worden uitwendig bestraald en meestal gefractioneerd en wilt zeggen
meerdere keren in kleine fracties van 1.8-2.5 Gy tot een totale lokale dosis van 40-70 Gy (= gray).
Er bestaat ook hypofractionering en bijvoorbeeld TLB (= totale lichaamsbestraling) en de laatste
wordt toegepast bij beenmerg transplantaties of leukemie. Dit is van belang om de bloedcellen te
stabiliseren zodat daarna de transfusie kan plaatsvinden.
Verder is er Stereotactische bestraling met een zeer hoge dosis en is vaak als er met een hoge dosis
bestraalt kan worden als er hierbij weinig gezond weefsel geraakt zal worden.
Er kan ook inwendig bestraald worden en is door het inbrengen van bijvoorbeeld jodiumzaadjes
met radioactief jodium voor bijvoorbeeld prostaat kanker. Ze gaan hier dan uitzenden terwijl ze hier
blijven zitten. Inwendige bestraling is via het inbrengen van implantaten waarna via katheters er een
radioactieve bron in het lichaam wordt gebracht.
Voor- en nadelen toepassing van straling
Voordelen: therapeutische effect is de genezing van de patiënt met een tumor
Nadelen: bijwerkingen zoals schade aan gezonde weefsels (= carcinogenen effecten)
,Bijwerkingen van radiotherapie
De bijwerkingen kunnen optreden omdat de therapeutische dosis die je aan de tumor wilt geven te
hoog is en het voor de vitale gezonde weefsels overschrijdt. Elk gezond weefsel heeft
bestralingstolerantie. Deze wil je niet overschrijden want kan permanente schade opleveren.
Verder zijn er bestralingsmarches van ongeveer 1 cm rondom de tumor en ligt aan de groeiwijze van
de tumor en de beweging van de tumor door ademhaling/vulling darm of blaas. Je wilt de
bestralingsmarches zo klein mogelijk houden om de gezonde weefsel te sparen. Dit kan door
bijvoorbeeld alleen te bestralen als de patiënt zijn adem even inhoudt.
Verder geldt er nog een variatie voor gevoeligheid voor straling binnen de te behandelen patiënten
en moet ook rekening mee gehouden worden.
De dosis die je kan geven aan de individuele patiënten hangt dus samen met wat de bijwerkingen
ervan zijn op de patiënt.
Therapeutische window = de ruimte voor behandeling tussen de kans op controle van de tumor
(genezing) en de kans op schade aan de gezonde weefsels en organen (bijwerkingen).
De curves liggen heel dicht bij elkaar, maar het doel is dus op de curves uit elkaar te trekken of
de curves meer naar links verplaatsen en betekent dat de kans op genezing hoger is en de kans
op bijwerkingen lager. Meer uit elkaar trekken van de curves is dat er een groter verschil zit in de
stralingsdosis waarbij de tumor wordt gedood en de rest bespaard en dat wil je zodat minder
kans op beschadigen gezond weefsel. Belangrijk is dat er gefractioneerd bestraald wordt. Het
idee daarachter is dat je gezonde weefsels veel meer kan sparen. Voor de tumor maakt het niet
uit of het in een enkele keer gaat of in fracties, maar voor het gezonde weefsel is het heel erg
sparend. Gefractioneerde radiotherapie is dus voornamelijk om de schade achteraf te
verminderen.
Hoe kunnen we de balans tussen de voor- en nadelen van bestraling te verbeteren? Dus tussen
genezing en de bijwerkingen?
- Een beperking van het bestraalde volume van de gezonde weefsels en is precieze radiotherapie
- Fractionering van de bestralingsdosis, dus meerdere kleine fracties toedienen in plaats van in één
keer een hele hoge dosis toe te dienen en dit fractioneren bespaard de gezonde weefsels meer dan
de tumoren.
- Radiosensitizering gericht op tumoren via combinatietherapie en hierbij wordt er gebruik gemaakt
van een combinatie van radiotherapie met chemotherapie/ targeted drugs, hyperthermie,
immunotherapie of andere behandelingsmethoden.
Technische innovaties in de radiotherapie
Moduleren van de intensiteit en is aan de randen minder sterk stralen en in het midden van de
tumor sterker.
2D-CRT (conformatie therapie) = twee tegenovergestelde bestralingsbundels met vaste intensiteit
(links)
, 3D-CRT = meerdere tegenovergestelde bestralingsbundels met vaste
intensiteit (links)
IMRT = meerdere modeleerbare bundels die vanuit verschillende
richtingen komen (rechts). Per pixel kan de intensiteit worden
aangepast (de grootte van de pijlen). Dus per richting zijn er
meerdere bundels in plaats van slechts een enkele zoals bij CRT.
VMAT = volumetrische modulated arc therapie. bestralen vanuit 360 graden richtingen rondom de
tumor
3D-CRT = zoals te zien in de afbeelding meer uitspreiding van de dosis op het omliggende weefsels
VMAT = nog meer dosisverdeling doordat er 360 graden rondom de tumor bestraald wordt. Het
enige is dat er wel een groter volume gezond weefsel bestraal wordt, maar wel met een vele male
lagere dosis welke binnen het tolerantiegebied valt.
Er wordt gebruik gemaakt van een combinatie van MRI om ervoor te zorgen dat gedurende de
bestraling de tumor de gehele tijd in beeld is. Hiervoor kan de bestraling aan en uit gezet worden
tijdens de bestraling aan de hand van de MRI die weergeeft of de tumor in het te bestralen gebied
ligt. Zo niet dan stopt bestraling en besparen we gezond weefsel.
Precisiebestraling met protonen
Bestralen met protonen zorgt voor een optimalisatie van de fysische
dosisverdeling en er volgt een veel lagere dosis op de gezondere
weefsels. Dit omdat de protonen in een soort piek terechtkomen waar
ze hun maximale dosis afgeven. Dit wil je hebben in precies de tumor.
Wanneer deze piek bereikt is dan hebben de protonen daarna vrijwel
geen dosis meer en tasten zo minimaal mogelijk de gezonde weefsels
aan en is te zien op het rechter plaatje.
Deeltjes bestraling met protonen en koolstofionen
Protonen = gele lijn
koolstofionen = grijze lijn
