Op 20 januari 2023 stond er op De Morgen een artikel over flashtherapie. Dit is een nieuwe vorm van bestraling waarbij tumoren voor een heel korte tijd bestraald worden met een hele hoge dosis. Uit onderzoek blijkt dat deze vorm van bestralen minder schade aanricht aan het gezonde weefsel in de buurt van een tumor.
In Figuur 1 (met een wat ongebruikelijke asindeling) staat de dosis in Gy per seconde weergegeven voor flashtherapie (FLASH-RT) en conventionele stralingstherapie (CONV-RT).
Ga ervanuit dat bij een bepaalde behandeling de totale gewenste dosis hetzelfde is, ongeacht of er gebruik gemaakt wordt van conventionele stralingstherapie of flashtherapie.
a) Bepaal hoeveel keer zo lang de behandeling met conventionele stralingstherapie minimaal zou duren, vergeleken met flashtherapie.
De maximale dosis bij conventionele stralingstherapie is 10-1 Gys-1. De minimale dosis bij flashtherapie is 40 Gys-1. Bij flashtherapie is de dosis dus minimaal 400 keer zo groot. De behandeling bij conventionele stralingstherapie zal dus minstens 400 keer zo lang duren.
Voorlopig vindt het onderzoek met flashtherapie vooral plaats bij tumoren die dicht tegen het huidoppervlak liggen. In de toekomst kan het mogelijk ook toegepast worden bij tumoren die tot twintig centimeter diep in het lichaam verscholen liggen.
b) Welke vorm van straling (alfa, beta, gamma, röntgen) kan bij flashtherapie gebruikt worden. Leg uit.
De α -straling kan niet doordringen, en kan niet gebruikt worden bij deze behandeling.
De β-straling kan wellicht gebruikt worden bij tumoren die dicht bij het huidoppervlak aanliggen, maar niet voor dieper gelegen tumoren.
De γ- en röntgenstraling kan voor beide gebruikt worden.
Flashtherapie wordt in de praktijk ook wél met elektronen uitgevoerd. Deze elektronen zijn versneld in een versneller tot energieën vele malen groter dan de energie die een elektron krijgt door radioactief verval. Hierdoor is het tóch mogelijk om de dieper gelegen tumoren te behandelen met elektronen.
Wetenschappers weten nog niet waarom deze vorm van bestralen minder schade aanricht aan gezond weefsel, maar een mogelijke hypothese is dat het te maken heeft met het “flash effect”. Dit effect werd in 1959 al ontdekt door weefsel te bestralen met röntgenstraling afkomstig van een röntgenbuis met een versnelspanning van 1,5 MV.
c) Bereken de minimale golflengte van de fotonen die bij dit onderzoek gebruikt werden.
In een röntgenbuis worden elektronen versneld met een spanning van 1,5 MV. De energie van de elektronen is dan 1,5 MeV. Als al deze energie omgezet zou kunnen worden in een röntgenfoton, krijgt dat foton dus ook een energie van 1,5 MeV. De maximale energie van het foton is dus 1,5 MeV. De golflengte die daarbij hoort (en dus de minimale golflengte is), is gelijk aan:
$\lambda=\frac{hc}{E_f}=\frac{6,626\cdot 10^{-34}\cdot 3,0\cdot 10^8}{1,5\cdot 10^6\cdot 1,602\cdot 10^{-19}}=8,3\cdot 10^{-13}~\mathrm{m}$
Vervolgens bestraalden ze weefsel met een lage dosis (1 kilorad/min) en een hoge dosis (10-20 kilorad gedurende 2 s).
d) Zoek op hoeveel Gy overeenkomt met 1 rad.
Zie bijvoorbeeld BiNaS tabel 5: 1 rad = 0,01 Gy
e) Laat voor beide waardes zien of ze volgens Figuur 1 bij flashtherapie of conventionele stralingstherapie behoren.
In figuur 1 staat de dosis in Gys-1.
Voor de lage dosis:
1 kilorad/min = 1000 rad/min = 10 Gy/min = 0,17 Gy/s. Dit is iets hoger dan de waarde van Figuur 1, maar wel vele malen lager dan de dosis bij flashtherapie. Dus de lage dosis hoort bij de conventionele bestraling.
Voor de hoge dosis:
10 kilorad gedurende 2 μs= 100 Gy / 2 μs = 5 . 107 Gy/s . Dit is veel meer dan de ondergrens gegeven in Figuur 1. Het betreft dus flashtherapie.
Het bleek dat weefsel dat naar verhouding veel zuurstof bevatte gevoelig was voor de straling met lage dosis, maar minder gevoelig voor de straling met hoge dosis. Dit is het “flash effect”. Volgens het artikel van De Morgen verwachten wetenschappers dat de straling met hoge dosis de zuurstof aan de omgeving van de straling onttrekt, waardoor er minder nevenschade aangericht wordt.
f) Leg uit waardoor wetenschappers verwachten dat er dan minder schade aangericht wordt in de omgeving van de straling.
Als er in de buurt van de straling geen zuurstof aanwezig is, zal dit weefsel de straling minder goed absorberen, waardoor er geen of minder schade aangericht wordt.
