Protonenstralen zijn effectiever als kankerbestrijder dan röntgenstralen. Maar de straling moet wel nauwkeuriger gedoseerd zijn. Dr. Enrica Seravalli bedacht een manier waarop artsen de straling kunnen controleren.
Radiotherapie staat voor veel kankerpatiënten gelijk aan onontkoombare kommer en kwel. Niet alleen de tumor, maar ook veel omliggend gezond weefsel krijgt het zwaar te verduren tijdens deze therapieën. Door de schade aan omringend weefsel duiken jaren later vaak nieuwe tumoren op, vooral bij jonge patiënten.
Gelukkig is er een alternatief. Protonen blijken veel effectievere kankerbestrijders. Deze deeltjes geven hun energie namelijk vrijwel in een keer af aan het weefsel wanneer ze tot een bepaalde diepte zijn doorgedrongen, waardoor ze minder nevenschade aanrichten.
Het aantal klinieken dat protontherapie aanbiedt . nu nog maar enkele in de Verenigde Staten, Zwitserland, Duitsland en Japan . groeit snel. In de Verenigde Staten alleen al komt er de komende jaren een tiental protonenklinieken bij. Nederland volgt de trend. In Delft, Groningen en Maastricht zijn protonenklinieken gepland.
Vanuit haar werkruimte bij het Reactor Instituut Delft kijkt de onlangs gepromoveerde protonenbundelexpert dr. Enrica Seravalli uit over het braakliggende terrein waar over enkele jaren de protonenkliniek Holland Particle Therapy Centre (HPTC) zal staan. Een project van de TU, het Erasmus Medisch Centrum Rotterdam, het Nederlands Kanker Instituut/Antoni van Leeuwenhoek Ziekenhuis en het Leids Universitair Medisch Centrum.
In het HPTC zal onder meer worden onderzocht hoe de straal protonen preciezer op de tumor kan worden gericht. Seravalli werkte alvast aan zo’n verfijning. Ze ontwikkelde een methode waarmee artsen kunnen nagaan of protonstralen goed zijn gedoseerd.
“Artsen die een driedimensionaal plaatje hebben van de tumor kunnen een computerprogramma een protonenbundel laten samenstellen die precies de tumor bestraalt”, vertelt de onderzoeker. “De computer rekent uit hoeveel energie verschillende stralen in de bundel moeten hebben om de exacte structuur van de tumor te volgen. Afhankelijk van hun energie dringen de protonen namelijk verder of minder ver door in het weefsel.”
Maar blindelings op deze techniek vertrouwen is gevaarlijk. Bij het vormen van de protonenbundel zijn deeltjesversnellers en magneten betrokken. Het is ingewikkelde apparatuur die goed afgesteld moet zijn. Voordat de patiënt bestraald wordt, is het daarom zaak om de protonenbundel te testen.
Dat testen gebeurt nu onder meer met een protongevoelige film. Tussen de protonenbundel en de film wordt een balg met water geplaatst. Dat water is een soort imitatieweefsel. Door de dikte van deze zak met water te variëren en telkens het lichtpatroon op de film te registreren, wordt een driedimensionaal plaatje verkregen van de destructie die de protonenbundel in het echte weefsel zou aanrichten. De contouren daarvan moeten overeenkomen met de contouren van de tumor.
“Dit systeem werkt aardig”, aldus Seravalli. “Maar het kan beter. De film raakt op een gegeven moment verzadigd, waardoor hij telkens iets minder fel oplicht wanneer hij opnieuw getroffen wordt. Hierdoor ontstaat een vertekend beeld.”
Seravalli maakte een gevoeligere detector die voor een groot deel bestaat uit gas dat oplicht wanneer het wordt bestraald. Wanneer de protonen botsen met de gasvormige tetrafluoromethaan- en argondeeltjes, worden deze geïoniseerd. Daarbij komen elektronen vrij. Wanneer deze elektronen opnieuw botsen met de gasdeeltjes komen de gasdeeltjes even in een hogere energietoestand terecht. Maar al vrij snel vallen ze terug op hun oude stabielere energieniveau en bij dat proces zenden ze fotonen (licht) uit. Om het signaal te versterken heeft Seravalli er ook nog een Gas Electron Multiplier bij gedaan. Dit apparaat vergroot het aantal aangeslagen elektronen.
“Het systeem werkt goed, maar moet nog wel verder ontwikkeld worden, wil het zijn weg vinden naar de kliniek”, zegt Seravalli. Volgens haar is het vooral veelbelovend omdat het ook gebruikt kan worden bij bestraling met koolstofionen. Koolstofionen zijn ook erg in zwang in het kankeronderzoek, omdat ze veel meer energie afgeven aan de tumor dan protonen. Met koolstofionen zou je als patiënt minder vaak bestraald hoeven te worden voor hetzelfde resultaat. Maar ook dan geldt natuurlijk dat de bundel wel goed afgesteld moet zijn.
Gordon Isaacs, de eerste patiënt die met radiotherapie werd behandeld aan retinoblastoma, een vorm van oogkanker. De fotograaf van deze foto uit 1957 is onbekend. (Foto: Stanford University)
Radiotherapie staat voor veel kankerpatiënten gelijk aan onontkoombare kommer en kwel. Niet alleen de tumor, maar ook veel omliggend gezond weefsel krijgt het zwaar te verduren tijdens deze therapieën. Door de schade aan omringend weefsel duiken jaren later vaak nieuwe tumoren op, vooral bij jonge patiënten.
Gelukkig is er een alternatief. Protonen blijken veel effectievere kankerbestrijders. Deze deeltjes geven hun energie namelijk vrijwel in een keer af aan het weefsel wanneer ze tot een bepaalde diepte zijn doorgedrongen, waardoor ze minder nevenschade aanrichten.
Het aantal klinieken dat protontherapie aanbiedt . nu nog maar enkele in de Verenigde Staten, Zwitserland, Duitsland en Japan . groeit snel. In de Verenigde Staten alleen al komt er de komende jaren een tiental protonenklinieken bij. Nederland volgt de trend. In Delft, Groningen en Maastricht zijn protonenklinieken gepland.
Vanuit haar werkruimte bij het Reactor Instituut Delft kijkt de onlangs gepromoveerde protonenbundelexpert dr. Enrica Seravalli uit over het braakliggende terrein waar over enkele jaren de protonenkliniek Holland Particle Therapy Centre (HPTC) zal staan. Een project van de TU, het Erasmus Medisch Centrum Rotterdam, het Nederlands Kanker Instituut/Antoni van Leeuwenhoek Ziekenhuis en het Leids Universitair Medisch Centrum.
In het HPTC zal onder meer worden onderzocht hoe de straal protonen preciezer op de tumor kan worden gericht. Seravalli werkte alvast aan zo’n verfijning. Ze ontwikkelde een methode waarmee artsen kunnen nagaan of protonstralen goed zijn gedoseerd.
“Artsen die een driedimensionaal plaatje hebben van de tumor kunnen een computerprogramma een protonenbundel laten samenstellen die precies de tumor bestraalt”, vertelt de onderzoeker. “De computer rekent uit hoeveel energie verschillende stralen in de bundel moeten hebben om de exacte structuur van de tumor te volgen. Afhankelijk van hun energie dringen de protonen namelijk verder of minder ver door in het weefsel.”
Maar blindelings op deze techniek vertrouwen is gevaarlijk. Bij het vormen van de protonenbundel zijn deeltjesversnellers en magneten betrokken. Het is ingewikkelde apparatuur die goed afgesteld moet zijn. Voordat de patiënt bestraald wordt, is het daarom zaak om de protonenbundel te testen.
Dat testen gebeurt nu onder meer met een protongevoelige film. Tussen de protonenbundel en de film wordt een balg met water geplaatst. Dat water is een soort imitatieweefsel. Door de dikte van deze zak met water te variëren en telkens het lichtpatroon op de film te registreren, wordt een driedimensionaal plaatje verkregen van de destructie die de protonenbundel in het echte weefsel zou aanrichten. De contouren daarvan moeten overeenkomen met de contouren van de tumor.
“Dit systeem werkt aardig”, aldus Seravalli. “Maar het kan beter. De film raakt op een gegeven moment verzadigd, waardoor hij telkens iets minder fel oplicht wanneer hij opnieuw getroffen wordt. Hierdoor ontstaat een vertekend beeld.”
Seravalli maakte een gevoeligere detector die voor een groot deel bestaat uit gas dat oplicht wanneer het wordt bestraald. Wanneer de protonen botsen met de gasvormige tetrafluoromethaan- en argondeeltjes, worden deze geïoniseerd. Daarbij komen elektronen vrij. Wanneer deze elektronen opnieuw botsen met de gasdeeltjes komen de gasdeeltjes even in een hogere energietoestand terecht. Maar al vrij snel vallen ze terug op hun oude stabielere energieniveau en bij dat proces zenden ze fotonen (licht) uit. Om het signaal te versterken heeft Seravalli er ook nog een Gas Electron Multiplier bij gedaan. Dit apparaat vergroot het aantal aangeslagen elektronen.
“Het systeem werkt goed, maar moet nog wel verder ontwikkeld worden, wil het zijn weg vinden naar de kliniek”, zegt Seravalli. Volgens haar is het vooral veelbelovend omdat het ook gebruikt kan worden bij bestraling met koolstofionen. Koolstofionen zijn ook erg in zwang in het kankeronderzoek, omdat ze veel meer energie afgeven aan de tumor dan protonen. Met koolstofionen zou je als patiënt minder vaak bestraald hoeven te worden voor hetzelfde resultaat. Maar ook dan geldt natuurlijk dat de bundel wel goed afgesteld moet zijn.
Gordon Isaacs, de eerste patiënt die met radiotherapie werd behandeld aan retinoblastoma, een vorm van oogkanker. De fotograaf van deze foto uit 1957 is onbekend. (Foto: Stanford University)
Comments are closed.