O.a. Klinisch fysicus Jan Lagendijk en onderzoeker Bas ...

t'
tr ,
Hoe verwoest je met een hoge dosis straling een tumor zonder daarbij ook gezond weefsel te sc- =::'
UMC Utrecht bouwt samen met Philips Medical Systems en Elekta een MRI-versneller voor bee ::: ':
kankertherapie. ln de toekomst wijzen realtime MRI-beelden de stralingsbundel exact de weg.
36,,.

38 Uniel<
Organen in de romp bewegen voortdurend. De baarmoe-
der kantelt, de blaas loopt vol, maag en darmen kneden
en de lever deint zachtjes mee. Patiënten met een tumor
worden nu voor de bestralingssessie in een buisvormige,
beeldvormende MRI geschoven: hoe is de situatie? Vervol-
gens wordt ingeschat hoe de tumor er de komende vijf, zes,
zeven weken bijligt. Op basis van die inschatting wordt vast-
gesteld welke plek bestraald gaat worden. Om te garanderen
dat de tumor altild binnen het bestralingsgebied ligt, wordt
een marge rondom de tumor mee bestraald. Gezond weefsel
ondervindt daar schade van.
'Daarom gebruiken we een lage stralingsdoserin g', zegt prof.
dr. ir. fan Lagendijk, projectleider en klinisch fysicus van de
afdeling Radiotherapie van het UMC Utrecht. 'Gebaseerd
op wat gezond weefsel in de omgeving nog net kan verdra-
gen. Terwijl je iets anders zou willen: een hoge stralingsdosis
die de tumor snel en efficiënt vernietigt. Dat laatste is alleen
mogelijk als je de tumor realtinle rn beeld hebt. Want dan
kun je de stralingsbundel sturen en vuur je uitsluitend op de
tumor. \\raar die zich ook bevindt.'
TWEE GELOVEN OP EEN KUSSEN
Het idee is complexer dan het lijkt. Want een MRI en
een bestralingsversneller verdragen elkaar niet. E,en MRI
geeft uitsluitend beeld bij een sterk homogeen magnetisch
veld dat waterstofatomen in een bepaalde positie legt. E,en
versneller, de naam zegthet al, zet juist elektronen in bewe-
ging. De versneller verstoort het magneetveld. Hij vervormt
de beelden tot'lachspiegelplaatjes' die niet langer betrouw-
baar zijn. Omgekeerd verstoort de sterke magneetkracht de
stralingsbundel van de versneller.
De onderzoeksgroep van Lagendijk heeft voor dit dilemma
een oplossing bedacht. Lagendijk: 'fe kunt het magneetveld
van een MRI zodanig aanpassen, dat de versneller en de
MRI elkaar niet meer'voelen'. De twee componenten
werken elkaar dan niet meer tegen. Ook Philips Medical
Systems die MRl-apparatuur produceert en het bedrijf
Elekta dat versnellers maakt, zljn ervan overtuigd dat
het kan. We hebben samen een team gevormd dat het
prototype van de combinatie heeft ontwikkeld. Die MRI-
versneller maakt tijdens de bestraling een film , zes plaatjes
per seconde. Met de tumor in de hoofdrol.'
DE VUURDOOP
Bij de aangepaste MRI is de supergeleidende spoel, die
magnetisme opwekt, zodanig om de MRI-buis gewonden
dat er één venster vrij bluft. Daar kan de straling doordrin-
gen. De krachten op het draad ztjn gigantisch. De wand van
de aluminium buis moet daarom dik geno egzljn om ze te
kunnen weerstaan, maar dun genoeg om de stralingsbundel
te laten passeren. Om te voorkomen dat het magneetveld de
bundel verstoort, compenseert een magnetisch tegenveld
rondom de MRI het magnetisme ter plaatse van de versneller.
Ook de versneller heeft aanpassingen. Lagendijk: 'De
standaardversneller is gewoonlijk een bak vol tjzer en een
arm van twee meter lang. Wil je die om de patiënt laten
draaien, dan heb je een fabriekshal nodig. De onze is klein
en ringvormig, en de metalen onderdelen zijn vervangen
door aluminium kopieën. De versnellercomponent staat
inrniddels in het UMC Utrecht. De MRl-component komt
binnenkort. Op 26 januari is de vuurdoop. Als blijkt dat ons
concept in de praktryk werkt, voorspel ik een revolutie in de
kankertherapie.'

v Bas Raaymakers. Is samen met fan Lagendijk
projectleider en stuurt onderzoehers aan die de apparatuur
gaan verfijnen.
'Stel dat de hardware werkt en dart is negenennegentig procent
zeker... Dan moet je nog voor elkaar zien te krijgen dat er op
de millimeter nauwkeurig wordt bestraald. Om te bestralen heb
je -zegtweehonderd - veldjes nodig die samen de vornl van de
tr,rnror bestrijken (IMRT). Ze liggen als pntcltwork, een lapper-r-
deken, bijeen. Voor elk veldje wordt eelt gewenste stralingsdo-
sering berekend. Bij conrrentionele versnellers is dat inrniddels
r-ritgekar-rwde kost. Bij deze MRl-r,ersneller doen we er drie weken
over. Dus als een patiënt tussentijds de hik krijgt, rnoeten rvij op-
nieuw gaan rekenen, drie weken lang. Dat is geen optie. Daarom
gaan we op zoek naar een elegantere oplossing. Een optie is, onr
van tevoren een "bibliotheek" te maken van alle mogelijke po-
sities van de tumor. We rekenen voor elke positie alvast de dosis
uit, zodat we tiidens de bestraling gemarkkelijk kunnen switchen.
Een tweede optie is de versneller zo af te stellen dat hg alleen
vuurt als de tumor op die ene plek ligt. Dan bestraal je dr,rs niet
voortdurend, maar tien of trvintig procent van de tijd.
Op de derde optie is onze hoop gevestigd: de bundel detecteert
zelf de tumor en volgt hem het hele traject. Hij straalt dus altild
in de juiste richting. Software in de versneller rekent dan voor
elke positie de jr-riste stralingsdosering uit. Het is mijn taak om te
onderzoeken welke optie het meest veilig, nitvoerbaar, eÍhciënt
en betaalbaar is. Daarvoor zijn drie promotieplaatsen beschikbaar.
Wanneer de eerste patiënt werkelijk baat heeft bij dit
apparaat? Ik hor-rd het op een paar jaar.'
r fohan Overweg. Medewerker bij Philips Research in
Hamburg. Verantwoordelijk voor de ontwikkeling en
productie van de MRl-component.
'Een stralingsbundel heeft een hoog doordringend vernlogen.
Maar hij schiet niet overal doorheen. Daarom hebben we aan-
vankelijk overwogen een 'panorama-MRl' te bouwen. Geen cilinder
waar de patiënt in wordt geschoven, nlaar een open IVIRI.
De stralingsbundel bereikt zo gemakkehlk de patiënt. Aan het
prlarn bleken te veel bezwaren te kleven. Dus hebben we toch de
cilindrische MRI als basis genomen. De kokervormige magneet
bestaat uit twee lagen met daartussen helium of vacuum. Overal
op de magneet zljn onderdelen bevestigd, zoals een supergelei-
dende draad van vijftig kilometer lang die om de buis gewonden
is. We hebben alles zo veel mogelijk naar hoofd en voeteneind
verplaatst, zodat er in het midden een leeg l'enster is overgeble-
\ren. Ook de gradiëntspoel, een hulprnagneet die bij elke MRI in
de koker van de hoofdmagneet gestoken is. Want in ons apparaat
bestaat die hulpmagneet uit twee delen, één aan het hoofd- en
één aan het voeteneind. Ter hoogte van het venster is hij open.
Zokan de stralingsbundel ongestoord zijn werk doen. In januari
volgt de volgende opgave: hoe zorgje dat de MRI de versneller
gaat besturen? Dat hij de tumor in al zijn bewegingen volgt?
Ook bry dat verhaal speelt Philips een rol. Alle drie de partijen
l'rebben geïnvesteerd in een veelbelovend project. Straks zalbllj-
ken of het ook rendarbel is. Dan breekt de tijd van oogsten aan.'
Un icli 39

Kevin Browfl. Researchdirecteur bij Elekta in het
Engelse Crawley. Verantwoordelijk voor de ontwikkeling en
productie van de versnellercomponent.
'Ik ken fan Lagendijk aljarenlang, van ver voor dit project. Maar
toen hij met dit voorstel kwam, zei ik: lan, het spi.it me. Mattr
dit idee is knettergek. Elk ziekenhuis plaatst zijn versneller in eerr
uithoek, ver verwijderd van de MRI. En ji.i u,il ze s(u.nen in één
ruimte ku,ijt? le plan zttl nooit u,erken Een paar maanden later
stond hrj weer op de stoep, nu met een zorgvuldig uitgewerkt
plan. Daarin beschreef hij onder meer hoe hry buiten de IVIRI het
magnetisme zou neutraliseren. Het plan trok mij over de streep.
Op nrijn beurt h,rkte het mij mijn collega-directeuren bij Elekta
te overtuigen. Ze besloten te investeren met eelt solt-l geld, groter
dan ze ooit gegeven hadden aan een project nret een externe
partner. Versnellers kunnen circulair en line air zrjrt. Zo draaien
elektror-ren in hetZwitserse Cern steeds sr-reller in een cirkel. Wij
gebruikelt een lineaire versneller: elektronen worden afgescho-
ten in een lange buis, waarin ze sneller en sneller gaan, zodat
er uiteindelijk straling ontstaat. Dankzij een bepaalde techniek
rvekken we met weinig energie veel straling op. Daardoor hoeft
de versnellerbuis geen tr,vee nreter meer te ztjt-r,,maarr slechts
dertig centimeter. Als alles blijkt te rverken, gaan lve de volgencle
fàse in: de apparatuur geschikt maken voor de patiëntenzorg.
Het blijft een spannend project.'
40 Unicli
v lan Kok, technicus. Heeft vorig jaarin china de fabriek
bezocht die kleine versnellers voor Elekta produceert, en daar
de juiste onderdelen besteld voor de MRl-versneller.
'z"gmaar, alles wat nodig is om straling te maken, zoals een
magnetron die pulsen geeft r,an drie megawatt, een hoogspanningsunit
en bestr-rringselektronica. Begin dit jaar werd het
pakket geleverd: tieu kisten vol. Met arls verrassing: instructies
in het Chinees! Nu heb ik drieëntwintig jaatr ervaring in het
onderhoud van versnellers, dus ik weet ook zonder handleidine
wel hoe de zaak aan elkaar nroet worden geknoopt. Bovendien
had ik in China foto's gemarakt van de constructie en zijn de
symbolen in de beschrijving universeel. In april ben ik gaan
bourven. Bij vragen belde ik de producent: Kevin Brown in
Engeland. Twee middagen per week kreeg ik hulp van een oud-
collega. In september was ik klaar. De versneller doet het. Begin
januari komt de magneet voor de MRI, een gevaarte van nleer
dan achtduizend kilo. Het is alleen al een kunst om hem binnen
te krijgen: de pui moet er tijdelijk voor s'ijken. De muren van de
bestralingsbr"rnker bestaan uit beton van anderhalve meter dik.
Zo kan er geen straling ontsnappen. De versneller veroorzaakt
verstoring, de MRI kan geen verstoring verdragen. Daarom zijn
er talloze aanpassingen gedaan, ook aan de bestralingsbunker.
Zo is de MRl-cornponent onlgeven door een koperen kooi die
ruis filtert, en is de versneller in lood verpakt om straling in de
omgeviug te minimaliseren. Als 26 jatnuari blukt dat alles werkt,
zullen rve daar stevig op drinken.'