UA-35946176-3
1994
 

Ontwerp BNCT behandeling met de Hoge Flux Reactor in Petten

Open_Dag_HFR.jpg 

De Hoge Flux Reactor (HFR) in de duinen bij Petten. Deze kernreactor is eigendom van de Europese Commissie en wordt vooral gebruikt voor de productie van radioactieve isotopen, die aan ziekenhuizen worden geleverd voor diagnostiek en de behandeling van kanker. De reactor in Petten levert een derde van de wereldproductie van radioactieve isotopen voor medische toepassingen.

De kernreactor produceert intense neutronenstraling, die na een bewerking met een energiefilter kan worden gebruikt voor een radiotherapeutische behandeling. In 1992-1995 is het Antoni van Leeuwenhoek betrokken bij de voorbereiding van een klinische trial van de Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) in Petten. In de bestralingsafdeling van het AVL beschikt men over kennis van meting en dosering van neutronenbundels, verkregen bij de toepassing van de experimentele neutronengenerator van 1976 to 1981 en is er veel ervaring met de fysisch-technische en organisatorische aspecten van radiotherapie.

De AVL fysici dr. Ben Mijnheer en promovendus drs. Niels Raaijmakers ontwikkelen de dosimetrie in de neutronenbundel en een methode voor de dosisplanning met de computer.  Er wordt een werkgroep ingesteld voor de advisering bij de realisatie van de bestralingsruimte, de bestralingshulpmiddelen en de kleine polikliniek die naast de koepel van de reactor wordt gebouwd. Zitting in de werkgroep hebben onder meer dr. Luc Dewit (radiotherapeut), mevr. Riet van der Heide (hoofdlaborante), en ing Henk van der Gugten (technisch specialist). 

bnct_petten.gif 

 De Hoge Flux Reactor (HFR) met de bestralingsfaciliteit in Petten.

De bouwkundige en technische voorzieningen voor de BNCT behandeling in Petten zijn met name een energiemoderator in de neutronenbundel op basis van vloeibaar argon, een bundelsluiter, de bestralingskamer, een speciale bestralingstafel, een bedieningsruimte voor de medische staf, en een buitengebouw met een kleine poliklinische voorziening. De gang tussen het buitengebouw en het reactorgebouw is voorzien van een luchtsluis met hermetisch afsluitende deuren. In het reactorgebouw heerst onderdruk,  om te voorkomen dat bij een ongeval radioactieve gassen vrijkomen in de buitenwereld. Ontwerp en realisatie ligt in handen van de reactorgroep van NRG in Petten. Het AVL adviseert daarbij over klinische en praktische aspecten.  

bnct_petten_setup.jpg 

De bestralingskamer voor de BNCT behandeling.

 De bestralingskamer is bekleed met (witte) polytheen platen die neutronen absorberen. Door de ronde opening in de wand rechts komt de neutronenbundel vanuit de reactorkern. De isocentrisch draaiende bestralingstafel is opgebouwd uit materialen die bij bestraling door de neutronenbundel zo weinig mogelijk radioactief zullen worden. AVL zorgt voor het hoofd-hals fixatiesysteem met individueel aangemeten maskers en voor richtlasers waarmee de patient wordt gepositioneerd. 

Het principe van de BNCT behandeling.  Bij een ideale kankerbehandeling zullen alle tumorcellen selectief worden verwijderd of vernietigd, zonder schade aan gezond weefsel. De bestaande behandelingen met chirurgie, radiotherapie en chemotherapie hebben bijwerkingen die een radikale genezing vaak onmogelijk maken. In de zoektocht naar de ideale behandeling ontstaat in de jaren '90 internationaal een hernieuwde interesse in de mogelijkheden van de Boron Neutron Capture Therapy (BNCT).  Al in 1936 was het principe van deze in theorie elegante methode geformuleerd door G L Locher in het Franklin Institute in Pennsylvania 83). Met een selectief werkend medicament wordt het stabiele isotoop borium-10 in het tumorweefsel gebracht. Bij bestraling van een geboreerde lichaamscel met zg. epithermische neutronen, met een energie van 0,5 tot 10 keV, absorbeert het B-10 de neutronen en komen energierijke alphadeeltjes en lithium ionen vrij. Deze secundaire straling reikt niet veel verder dan de afmetingen van de geboreerde lichaamscel en kan deze doden. Niet geboreerde, gezonde cellen overleven deze behandeling. De BNCT behandeling is met name onderzocht voor hersentumoren ( glioblastoma multiforme) die een lage gevoeligheid hebben voor conventionele fotonenstraling.  In de praktijk blijkt het toedienen van de boriumverbinding niet zonder bijwerkingen en is de schade aan gezond weefsel niet verwaarloosbaar. Er wordt in de wereld nog steeds klinisch en experimenteel onderzoek naar mogelijke vormen van BNCT gedaan, maar het Antoni van Leeuwenhoek is daar niet meer bij betrokken.

Dia3.JPG 

Dosisplanning voor neutronenbundels.

In het Plato treatment planning systeem (firma Nucletron) wordt met de programmas voor externe fotonen- en elektronenbundels de computerberekening van de dosisverdeling van de neutronenbundel mogelijk gemaakt. De rekenprogramma's zijn gebaseerd op het werk van Rob van der Laarse en Iain Bruinvis, waarin de parameters van het rekenmodel op basis van dosismetingen in de klinische neutronenbundel zijn aangepast. De uitkomsten van de dosisberekening blijken de metingen goed te benaderen.  

Dia2.JPG 

Fysicus Niels Raaijmakers aan het werk bij het meten van de neutronendosis in een kunsthoofd. 

Het kunsthoofd is ontworpen door de fysici in het AVL. De productie is een kunststuk van de instrumentmakerij van de afdeling Radiotherapie. De instrumentmakers Leo de Mooy, Erik Kos en Peter Groote maakten met een computer-gestuurde freesbank dit hoofd als afgeleide van een digitaal bepaalde contour uit de CT scan van een standaard fantoom van een menselijk hoofd. (zg Alderson fantoom). Ook het ondersteunende kussen is gemaakt naar vormen die op de CT scanner zijn bepaald. De introductie van deze productietechniek in het AVL maakte het mogelijk om ook in de conventionele radiotherapie anatomisch gevormde, en nauwkeurig passende kussens en hulpmiddelen in te voeren.   

Meer informatie over de BNCT behandeling is onder meer te vinden op de volgende web sites:

http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_capture_therapy_of_cancer

http://web.mit.edu/nrl/www/bnct/info/description/description.html

http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-1-4615-3384-9_2

Bronnen & Publicaties

  • 81) “Determination of dose components in phantoms irradiated with an epithermal neutron beam for boron neutron capture tharapy” door C.P.J. Raaijmakers, M.W. Konijnenberg, H.W. Verhagen and B.J. Mijnheer, Med. Phys. 22: 321-329, 1995. ,
  • 82) “Dosimetry and Treatment Planning for Boron Neutron Capture Therapy” door C. P. J. Raaijmakers. Academisch Proefschrift, Vrije Universiteit te Amsterdam 1997. ,
  • 83) “Biological effects and therapeutic possibilities of neutrons” door G.L. Locher. 1936, The American Journal of Roentgenology and Radium Therapy. 36: 1-13. ,