Stralingsdeskundigheid in de praktijk

Redacteuren: Relinde Croezen, Stijn Laarakkers, Lars Murrer

Uitgeverij: Bohn Stafleu van Loghum

Over dit boek

Dit is hét studieboek voor diverse opleidingen Toezichthoudend Medewerker Stralingsbescherming (TMS). Een compleet en begrijpelijk geschreven boek over stralingstoepassingen dat de opvolger is van zowel Fysica als Radiobiologie en stralingsbescherming. Gericht op de praktijk, to-the-point en met voldoende diepgang. Het boek is voorzien van alle recente informatie ten aanzien van stralingsbeschermingsgrootheden, wetswijzigingen en andere (internationale) ontwikkelingen. De focus ligt niet alleen op fysica maar ook op radiobiologie. Aan de orde komen: (ioniserende) straling, radioactiviteit, de wisselwerking van straling met materie en afscherming, dosimetrie, detectie, radiobiologie, inwendige besmetting, wetgeving, praktische stralingsbescherming en radiobiologie in de radiotherapie.Stralingsdeskundigheid in de praktijk maakt deel uit van de serie Medische beeldvorming en radiotherapie. Behalve als leerboek voor MBRT-studenten en MBB'ers (medisch beeldvormings- en bestralingsdeskundigen) in opleiding, is Stralingsdeskundigheid in de praktijk ook uitermate geschikt als naslagwerk voor hen die reeds die reeds werkzaam zijn in de praktijk van de radiologie, nucleaire geneeskunde en radiotherapie. Het boek bevat de nodige tools voor TMS medische toepassingen (MT), TMS verspreidbare radioactieve stoffen, niveau C (VRS-C) en TMS versnellers op niveau C (VER-C), en andere TMS-toepassingen en opleidingen.

Inhoudsopgave

Voorwerk

1. Straling

Samenvatting

Straling is overal in ons leefmilieu aanwezig en wordt gedefinieerd als de overdracht van energie vanuit een bron naar een ontvanger, zonder dat er een medium voor nodig is. Straling kan van nature aanwezig zijn, zoals kosmische of terrestrische straling. Er is bijvoorbeeld een aantal radionucliden, primordiale nucliden genoemd, dat al sinds het ontstaan van de aarde in de aardbodem aanwezig is. Straling kan ook kunstmatig worden opgewekt, zoals röntgenstraling uit een röntgentoestel of, en straling vanuit de industrie of een kernreactor. Gemiddeld ontvangt een Nederlander per jaar ongeveer 2,8 millisievert aan achtergrondstraling. Straling kan bestaan uit geladen deeltjes, bijvoorbeeld protonen of elektronen, of uit ongeladen deeltjes, zoals neutronen en fotonen, bijvoorbeeld elektromagnetische. Fotonen hebben geen rustmassa en kunnen worden opgevat als energiepakketjes. Röntgen- en gammastraling zijn onderdeel van het elektromagnetisch spectrum. Deeltjes hebben wel een rustmassa en een bepaalde lading.

R. J. van Heeren, R. Croezen

2. Radioactiviteit

Samenvatting

Atomen zijn opgebouwd uit een atoomkern met protonen en neutronen, met daar omheen een wolk van elektronen. Afhankelijk van het aantal protonen en neutronen in de atoomkern is een atoom radioactief of stabiel. Een radioactief atoom wordt een radionuclide genoemd en zal op een gegeven moment vervallen. Radioactief verval van een groot aantal radionucliden wordt beschreven met behulp van de halveringstijd, na deze tijd is de helft van het aantal aanwezige kernen vervallen. De vervalprocessen die optreden zijn bèta-min-verval, bèta-plus-verval, elektronvangst, alfaverval en spontane splijting. Na verval kan de kern een verhoogd energieniveau hebben, er volgt dan isomeerverval of interne conversie. Het vervalschema geeft een overzicht van het verval van een radionuclide. Als er na verval van een radionuclide een radioactief atoom overblijft, spreekt men van een moeder en een dochter. Afhankelijk van de halveringstijden van moeder en dochter kan hierbij radioactief evenwicht ontstaan.

S. Voorn

3. Wisselwerking van straling met materie

Samenvatting

De wisselwerking die straling heeft met materie hangt af van het bestraalde materiaal, van de soort straling (fotonen, geladen of ongeladen deeltjes) en van de energie van de fotonen of deeltjes. Straling die in staat is om atomaire elektronen uit de elektronenwolk te verwijderen, wordt ioniserende straling genoemd. Fotonen gebruikt bij medische toepassingen worden met name geabsorbeerd door het foto-elektrisch effect, het comptoneffect of paarvorming. Het comptoneffect is daarbij de belangrijkste bron van strooistraling. Hoe goed een materiaal fotonen kan absorberen wordt bepaald door de lineïeke verzwakkingscoëfficiënt van het materiaal (om te rekenen naar de halveringsdikte). Bestraling met elektronen levert remstraling en karakteristieke straling op. In tegenstelling tot fotonen kunnen elektronen volledig tegengehouden worden door materie, ze hebben een dracht. Protonen en alfadeeltjes hebben ook een dracht, maar geven hun energie met name af aan het einde van hun baan. Dit wordt de Bragg-piek genoemd.

S. Voorn

4. Dosimetrie

Samenvatting

Om stralingseffecten goed te kunnen beperken en te beheersen is er dosimetrie, waarmee straling gekwantificeerd kan worden. Daarom zijn er stralingsbeschermingsgrootheden geïntroduceerd. Fysische grootheden maken het mogelijk om een bepaalde dosis te meten en risico’s te bepalen. Om te berekenen of de dosislimieten niet worden overschreden zijn er limiterende grootheden, zoals de equivalente en effectieve dosis. In een aantal gevallen is het niet mogelijk om direct een dosis te meten, maar via een berekening kan dan een risicoschatting gemaakt worden: de zogenaamde operationele grootheden. Om een bepaalde dosisgrootheid eenvoudig om te rekenen naar een andere grootheid kan er ook gebruikgemaakt worden van zogenaamde dosisconversiecoëfficiënten, bijvoorbeeld van activiteit naar effectieve dosis of van geabsorbeerde dosis naar effectieve dosis.

R. Croezen, L. A. de Prez

5. Detectie van straling

Samenvatting

Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de verschillende methoden waarmee ioniserende straling gemeten kan worden. Hierbij worden de algemene fysische werkingsprincipes beschreven van gasgevulde detectoren (ionisatiekamer, proportionele telbuis, geiger-müllertelbuis), halfgeleiderdetectoren en luminescentiedetectoren (scintillatiedetector, thermoluminescentiedetector). Naast de voor- en nadelen wordt voor elke techniek besproken op welke manieren deze gebruikt kan worden: current mode en count mode. Verder wordt ingegaan op enkele belangrijke eigenschappen van stralingsdetectoren, zoals de gevoeligheid, energie-afhankelijkheid, energieresolutie en dode tijd. De keuze van een geschikte stralingsdetector hangt in belangrijke mate af van de aard en toepassing van de meting. Daarom komen enkele belangrijke toepassingen van stralingsmetingen aan bod, zoals omgevingsdosimetrie, persoonsdosimetrie, patiëntdosimetrie, het opsporen van radioactieve contaminaties met een contaminatiemonitor en de identificatie van radionucliden aanwezig in een radioactief materiaal met spectrometrie. Tot slot wordt ingegaan op enkele praktische aspecten die van belang zijn bij het uitvoeren van stralingsmetingen, zoals detectorkalibratie, meetrendement en meetnauwkeurigheid.

R. Wierts

6. Radiobiologie

Samenvatting

Ioniserende straling induceert een scala van biologische en moleculaire effecten in cellen. Het belangrijkste effect dat straling veroorzaakt is DNA-schade. De meeste van die schade kan goed gerepareerd worden door de verschillende DNA-herstelmechanismen. DNA-dubbelstrengbreuken zijn de ergste vorm van schade die ioniserende straling kan induceren. Ook tumorcellen kunnen hun DNA goed repareren. Daarom zijn veel combinatiebehandelingen met radiotherapie erop gericht om het DNA-herstel te remmen, bijvoorbeeld hyperthermie of bepaalde chemotherapeutica. De verschillende soorten straling kunnen de schade direct of indirect, via radicaalvorming, induceren. De directe schade wordt veelal geïnduceerd door geladen deeltjes, zoals elektronen, protonen of alfadeeltjes. De indirecte schade wordt door ongeladen deeltjes geïnduceerd, zoals neutronen en gammastraling. Patiënten die na radiotherapie veel bijwerkingen vertonen hebben vaak een lagere expressie van DNA-herstelgenen voor het dubbelstrengbreukherstel. Hierdoor zou dit type herstel minder effectief kunnen werken.

N. A. P. Franken

7. Inwendige besmetting

Samenvatting

Bij een inwendige besmetting is er onbedoeld een hoeveelheid radioactiviteit in het lichaam aanwezig. Radioactieve stoffen kunnen via verschillende besmettingsroutes in het lichaam komen. In tegenstelling tot een uitwendige bestraling kun je bij een inwendige bestraling de dosis niet rechtstreeks met een meting bepalen, maar zullen hiervoor modelmatige berekeningen (orgaanmodellen) worden toegepast. Binnen deze orgaanmodellen wordt met name gekeken naar hoelang de radioactiviteit zich op welke plek bevindt en hoe groot de dosis is die deze op de betreffende plek en de omgeving afgeeft. Het lichaam wordt hierbij verdeeld in een aantal compartimenten, die vaak overeenkomen met bepaalde organen en weefsels. De uiteindelijke effectieve volgdosis is, zonder enige kennis van de orgaanmodellen, toch zeer eenvoudig in te schatten. Hiervoor dient de dosisconversiecoëfficiënt e(50) gebruikt te worden.

S. H. A. Laarakkers

8. Wetgeving

Samenvatting

De Nederlandse wetgeving op het gebied van stralingsbescherming komt voort uit de Euratom-richtlijnen van de Europese Unie en heeft als basisprincipes rechtvaardiging, optimalisatie en dosislimieten. In Nederland vallen alle handelingen met ioniserende straling onder de Kernenergiewet (Kew) met de bijbehorende onderliggende regelgeving. Het Nederlandse controlesysteem kent een graduele aanpak, waarbij voor toepassingen met een hoger risico een vergunning noodzakelijk is. Toepassingen met een lager risico kunnen via registratie of kennisgeving worden gemeld. In de wetgeving staan eisen beschreven ten aanzien van radiologische handelingen en de deskundigheid van de personen die bij deze handelingen betrokken zijn. Risico’s als gevolg van radiologische handelingen worden in kaart gebracht door stralingsspecifieke risico-inventarisaties en -evaluaties.

M. Sonneborn-Bols

9. Praktische stralingshygiëne

Samenvatting

Wat zijn de taken van de toezichthoudend medewerker stralingsbescherming (TMS) in de praktijk op het gebied van medische toepassingen en verspreidbare radioactieve stoffen? Deze taken zijn wettelijk vastgelegd en gericht op veiligheid voor medewerkers, patiënten en bevolking. De TMS heeft de meeste invloed op het principe ‘optimalisatie’, bijvoorbeeld in de vorm van technische, organisatorische en gedragsmatige maatregelen. Bijvoorbeeld het signaleren van risico’s en hierop kunnen acteren, zoals het maken van protocollen. Daarnaast heeft een TMS als taak zorg te dragen voor persoons- en ruimtedosimetrie, controle van stralingstoestellen en waarschuwingssignalering. Voor radionuclidenlaboratoria gelden specifieke eisen ten aanzien van de inrichting en het gebruik, waarvoor er drie verschillende niveaus zijn: B, C en D. Belangrijke taken van de toezichthoudend medewerker stralingsbescherming – verspreidbare radioactieve stoffen (TMS-VRS-C) zijn onder andere besmettingscontroles, voorlichting en instructie, toezicht op vervoer en afvoer van radioactieve bronnen. De TMS ziet toe op een goede uitoefening van de stralingshygiëne en -bescherming.

T. W. G. van Cranenbroek-Habraken, W. P. Moerman

10. Radiobiologie in de radiotherapie

Samenvatting

In de klinische behandeling van kankerpatiënten met ioniserende straling moet een optimale balans worden gevonden tussen de potentiële voordelen – genezing van de patiënt – en de mogelijke nadelen – bijwerkingen. Uiteindelijk bepalen de biologische processen die optreden na blootstelling van zowel tumoren als gezonde weefsels en organen de ruimte voor optimale behandeling, de therapeutische breedte. De zes R’s van de radiobiologie (radiosensitiviteit, reparatie, redistributie, reoxygenatie, repopulatie en reactivatie van het immuunsysteem) zijn de typische fenomenen die daarin een cruciale rol spelen. Het tumortype en zowel de vroege als de late effecten op de gezonde weefsels zijn medebepalend voor de keuze van de bestralingsmethode, het fractioneringsschema en het dosistempo. Met het lineair-kwadratisch model kunnen biologisch iso-effectieve fractioneringsschema’s worden uitgerekend. Een belangrijke parameter in het model is de α/β-ratio, een maat voor de gevoeligheid van het bestraalde weefsel voor fractioneren van de totale dosis. Fractionering spaart vooral laat reagerende gezonde weefsels.

P. Sminia

Nawerk

Titel: Stralingsdeskundigheid in de praktijk
Redacteuren: Relinde Croezen
Stijn Laarakkers
Lars Murrer
Uitgeverij: Bohn Stafleu van Loghum
Elektronisch ISBN: 978-90-368-2938-0
Print ISBN: 978-90-368-2937-3
DOI: https://doi.org/10.1007/978-90-368-2938-0