Een zaak van precisie

Radiochirurgie spaart gezond weefsel

Bij radiochirurgie wordt een sterk gerichte stralenbundel gehanteerd als was het een chirurgisch mes. Werd deze techniek aanvankelijk alleen toegepast in de schedel, inmiddels heeft zij zich ontwikkeld voor indicaties in het hele lichaam.

Baanbrekend onderzoek

De ontwikkeling van de medische praktijk is een zaak van lange adem. Toch zorgt één enkele wetenschappelijke publicatie soms voor een belangrijke doorbraak. In een reeks artikelen geeft Medisch Contact het komende jaar daarvan een aantal voorbeelden, aangedragen door de besturen van de wetenschappelijke verenigingen. Het zijn recente wetenschappelijke artikelen die veel werden geciteerd of juist ten onrechte weinig belangstelling kregen, maar hoe dan ook veel invloed (zullen) hebben op het medisch handelen.

Op verzoek van de Wetenschappelijke Commissie van de Nederlandse Vereniging van Neurochirurgen gaat G.N. Beute in op de ontwikkeling van de radiochirurgie, zoals beschreven in:

De genezende werking van ioniserende straling op tumoren heeft tevens een beschadigende werking op het omgevende gezonde weefsel. Door het verschil in herstelvermogen na een dosis straling kan de schade aan de omgeving beperkt blijven, terwijl de tumor te gronde gaat. Het verschil in herstelvermogen is te vergroten door de behandeling op te delen in vele kleine stapjes (fractionering). Of door de stralenbundel telkens vanuit een andere hoek op de afwijking te richten, zodat de afwijking steeds in het bestralingsveld ligt, maar van de omgeving telkens een ander deel (meerveldstechniek).

Van beide technieken of de combinatie hiervan maakt de klassieke radiotherapie gebruik. Beeldvorming van

de afwijking en het aftekenen van het bestralingsveld op de huid zijn hierbij essentieel.

Stereotaxie

In de schedel is het mogelijk om met grote nauwkeurigheid de plaats van een afwijking te bepalen door voorafgaand aan de beeldvorming een frame in het schedeldak vast te schroeven. De op de beelden zichtbare afwijking kan dan aan een coördinatenstelsel (X-, Y-, en Z-waarde) van het frame worden gerelateerd. Deze techniek, de stereotaxie, is vanaf 1906 toegepast in onderzoek naar de functie van de hersenen, en vanaf 1946 bij de behandeling van patiënten. De kennis en techniek van die tijd maakten het mogelijk om de ontdekte zenuwbanen en kernen rond het derde ventrikel te behandelen, die met lucht of contrastmiddel op een röntgenfoto zichtbaar was te maken. Een andere structuur die al vroeg zichtbaar kon worden gemaakt, was het vaatstelsel, en wel door dit met contrast te vullen (angiografie).

Inmiddels kunnen met zeer verfijnde CT- en MRI-technieken alle delen van de hersenen stereotactisch worden benaderd: bijvoorbeeld voor biopten uit tumoren, puncties van cystes en elektrodes diep in de hersenen ter behandeling van bewegingsstoornissen of pijn.

De combinatie van de nauwkeurigheid van de stereotaxie en een bestraling van vele kanten gekoppeld aan het frame, maakt nu een zeer exacte bestraling van structuren in de hersenen mogelijk. Meestal is de nauwkeurigheid zo groot dat zelfs niet meer hoeft te worden gefractioneerd. Dat wil zeggen dat de techniek als een eenmalige, poliklinische behandeling kan worden aangeboden.

De sterk gerichte stralenbundel wordt gehanteerd alsof het een chirurgisch mes is en daarom spreekt men van ‘radiochirurgie’.

Technieken

Op de term ‘radiochirurgie’, die benadrukt dat er zo nauwkeurig wordt bestraald dat microchirurgische precisie wordt bereikt, maken verschillende technieken aanspraak.

De term is bedacht door Lars Leksell (1906-1984), Zweeds neurochirurg, die de techniek in 1968 voor het eerst toepaste met het zogenaamde Gammaknife. Het Gammaknife is een grote halve bol van staal waarin 201 radioactieve bronnen (Cobalt60) gammastraling produceren, die zeer exact op één punt wordt gericht. De coördinaten die de plaats van de afwijking weergeven, worden ingesteld en vervolgens wordt de afwijking in het brandpunt van de stralenbundels geplaatst. Eén bundel geeft maar een half procent van de behandelenergie en laat de hersenen onbeschadigd; daar waar de bundels elkaar kruisen komt 100 procent van de energie terecht. Door bundels van verschillende doorsnede (4, 8, 14 en 18 mm) te gebruiken en achtereenvolgens op verschillende plaatsen in de afwijking te richten, is ook een grillige vorm met grote precisie met een hoge dosis gammastraling weg te snijden als met een mes: het Gammaknife. Het direct omgevende weefsel krijgt op deze manier zeer weinig straling.

Het bij de radiotherapie meest gebruikte apparaat voor bestralingen is een lineaire versneller: Linac. De ioniserende straling wordt door een hoog voltage elektriciteit opgewekt in een compacte versneller. Bij de radiochirurgische toepassing beweegt de bundel tijdens de bestraling in een boog met als centrum de te behandelen afwijking. De straling gaat dus altijd door de afwijking, terwijl het omgevende weefsel minimaal wordt belast. Vaak kan hierbij ook een eenmalige bestraling volstaan.

De anatomische precisie van deze techniek is wat minder makkelijk instelbaar, zodat bij gevoelige locaties toch kan worden gekozen voor een gefractioneerde bestraling. Er is dan sprake van stereotactische radiotherapie. Er zijn, vooral bij maligniteit, radiobiologische voordelen verbonden aan fractionering. In dat geval wordt er gebruikgemaakt van een frame dat niet in het bot wordt vastgezet. Met een mal van het bovengebit, de plaats van de uitwendige gehoorgang en een steun op het achterhoofd wordt het frame steeds op dezelfde wijze op het hoofd bevestigd.

Er zijn centra die werken met een van de reeds aanwezige Linac-systemen met aanpassingen voor radiochirurgie en er zijn centra die een specifiek voor dit doel ontwikkelde uitrusting hebben aangeschaft (dedicated system). Bij deze systemen is de afstemming van hardware en software optimaal.

Er is nog een aantal technieken die een hoge-precisie-radiotherapie mogelijk maken, zoals de al wat oudere Brak peak proton beam, de nieuwere micromultileaf collimator (mMLC)-techniek, de Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) en een techniek die aansluit bij de recentelijk ontwikkelde neuronavigatie. De beschikbare ruimte voor dit artikel maakt een beschrijving van deze technieken niet mogelijk.

Een beperking van de radiochirurgische technieken is dat bij grotere afwijkingen een groter ‘schaduwgebied’ rond de afwijking schadelijke straling ontvangt. De meeste technieken zijn dan ook niet meer als eenmalige behandeling toepasbaar bij afwijkingen met een diameter groter dan 3 centimeter.

Een tweede beperking van radiochirurgie is dat soms zeer stralengevoelige structuren, zoals de nervus opticus, te dicht bij een afwijking kunnen liggen, waardoor deze te veel straling krijgen. Een eenmalige, hoge dosis komt dan hard aan.

 

De Linac, foto: VU, neurochirurgie

Toepassingen

De indicaties voor radiochirurgie zijn direct afhankelijk van de kwaliteit van de neuroradiologie. Door de snelle ontwikkeling die deze discipline de laatste decennia doormaakt, neemt derhalve ook het indicatiegebied voor radiochirurgie toe.

De klassieke radiochirurgie met verschillende vaste bronnen werd aanvankelijk voornamelijk toegepast bij de destijds met angiografie goed afbeeldbare vasculaire afwijkingen in het hoofd, zoals de arterioveneuze malformatie (AVM). Na de ontwikkeling van de CT en MRI komen hierop zichtbare afwijkingen, zoals brughoektumoren, metastasen, hypofysetumoren en restanten van meningeomen en schedelbasistumoren ook voor behandeling in aanmerking.

De primaire hersentumoren hebben bijna altijd een sterk diffuus groeipatroon en zijn daardoor minder geschikt voor deze behandeling, die zijn waarde juist ontleent aan een zeer precieze bestraling met scherpe grenzen. In combinatie met uitwendige bestraling wordt op bescheiden schaal gezocht naar de betekenis van de techniek voor deze patiënten.

Door de toenemende computertechnologie en de combinatie van beeldvormende technieken is de precisie sterk toegenomen. Ook het bereiken van doelwitten in ‘normaal’ hersenweefsel is daarmee nu mogelijk, zoals bij de ziekte van Parkinson (de thalamuskernen, de nucleus subthalamicus en globus pallidus), epileptische aandoeningen (hippocampus) en bij trigeminusneuralgie (de wortel van de nervus trigeminus). Op enkele toepassingen zal ik nader ingaan.

l Arterioveneuze malformatie.  Afhankelijk van de complexiteit kan 65 tot 80 procent van de patiënten met een arterioveneuze malformatie (AVM) kleiner dan 3 centimeter, adequaat met deze techniek worden behandeld. Een belangrijk nadeel van de radiochirurgische behandeling van de AVM is dat deze pas na twee tot drie jaar effectief is. Het risico op een hersenbloeding blijft bestaan zolang de AVM niet volledig is geoblitereerd. Een oppervlakkig gelegen AVM met een laag operatierisico kan dus beter worden geopereerd. Tegenover deze nadelen staat het lage risico van de behandeling zelf (3-5 procent morbiditeit, geen mortaliteit) en de patiëntvriendelijke eenmalige, poliklinische uitvoering.

l Brughoektumor.  De operatieve behandeling van het schwannoom van de nervus vestibularis, de brughoektumor, gaat in 25 procent gepaard met uitval van de nervus facialis - een forse morbiditeit die meerdere operatieve correcties nodig maakt. Sparen van het gehoor bij nog functioneel gehoor lukt soms bij de hele kleine tumoren.
Met een radiochirurgische behandeling is de kans op partiële schade aan de facialis 3 procent en sparen van het gehoor lukt bij 70 procent. De groeicontrole is meer dan 90 procent. De tumor schrompelt meestal wel iets, maar verdwijnt doorgaans niet. Een langdurige controle is dus vereist. De moderne behandelprotocollen voorkomen de vroeger wel opgetreden schade van de trigeminus.

l Hersenmetastase.  De patiënten met een hersenmetastase vormen de grootste groep die radiochirurgisch wordt behandeld. In eerste aanleg werd net als bij de open chirurgie uitsluitend behandeld als er één tot maximaal drie laesies waren; recente ontwikkelingen gaan tot twintig en meer metastasen. Uiteraard gelden wel dezelfde selectiecriteria ten aanzien van klinische conditie en levensverwachting op basis van de primaire ziekte. Er zijn studies gaande naar het nut van gefractioneerde uitwendige hersenbestraling in combinatie met radiochirurgie. Mogelijk kan dit achterwege blijven.

l Trigeminusneuralgie.  De recente ontwikkeling in de functionele radiochirurgie wordt sinds enkele jaren op grote schaal toegepast bij trigeminusneuralgie, met een positief resultaat in 70 tot 80 procent van de gevallen. De evaluatieperiode is nog te kort om een voorspelling voor langere termijn te doen.

Behandeling in Nederland

Sinds begin jaren tachtig werden op bescheiden schaal Nederlandse patiënten in Zweden met het Gammaknife behandeld. Aanvankelijk was dat beperkt tot de kleinere AVM, die chirurgisch moeilijk of niet bereikbaar is. Later werden ook patiënten met kleinere brughoektumoren naar Stockholm gestuurd. Vanaf 1994 gaan de meeste Nederlandse patiënten naar centra in Duitsland.

In 1989 is een ontwikkelingsgeneeskundig project van start gegaan aan het Academisch Ziekenhuis van de Vrije Universiteit (AZVU) in Amsterdam ter bestudering van de toepasbaarheid van de stereotactische methode van plaatsbepaling bij de bestraling met een lineaire versneller. Aanvankelijk was de opzet dus experimenteel, maar sinds 1996 beschikt de AZVU over de routinematige behandeling met een Linac-systeem voor de radiochirurgie. De samenwerking tussen de afdelingen Radiotherapie en Neurochirurgie, met respectievelijk prof. dr. A.B. Karim en dr. J.G. Wolbers, resulteerde in het eerste centrum voor radiochirurgie in Nederland. De eerste gepresenteerde resultaten doen niet onder voor de gerapporteerde gegevens uit de literatuur voor vergelijkbare technieken. Inmiddels zijn meer dan 600 patiënten behandeld en jaarlijks komen daar 120 patiënten bij.

De Daniël den Hoed Kliniek en de afdeling Neurochirurgie van het Academisch Ziekenhuis Rotterdam Dijkzigt volgden in 1998  met een dedicated Linac-systeem en het dr. Bernard Verbeeten Instituut te Tilburg in 1999 met een aangepaste bestaande lineaire versneller.

In het St. Elisabeth Ziekenhuis te Tilburg begonnen deze maand de behandelingen met het eerste Nederlandse Gammaknife. Het Gammaknife Center Tilburg wordt bemand door de neurochirurgen van het St. Elisabeth Ziekenhuis en de radiotherapeuten en klinisch fysici van het Dr. Bernard Verbeeten Instituut; het centrum is totstandgekomen met ondersteuning van de afdelingen Neurochirurgie en Radiotherapie van het UMC Utrecht.

Sinds 1994 is er een intensieve samenwerking tussen verschillende neurochirurgische centra en Dr. B. Karlsson, hoofd van de Gammaknife-unit van het Karolinska Ziekenhuis te Stockholm, die op verschillende plaatsen in Europa Nederlandse patiënten heeft behandeld. Karlsson zal ook de patiënten in Tilburg gaan behandelen.

Het Gammaknife, foto: Elektra Instrument AB

Toekomst
Radiochirurgie is een techniek die zich aan het ontwikkelen is voor indicaties in het hele lichaam. Analoog aan de ontwikkeling van radiologische technieken als CT en MRI, die aanvankelijk ook alleen in de schedel toepasbaar waren, zal de radiotherapie voor de rest van het lichaam steeds meer worden vervangen door hoge-precisiebestralingen. De voordelen voor de patiënt zullen bestaan uit minder schade aan omgevend weefsel, de mogelijkheid van eenmalige behandeling en waarschijnlijk grotere genezingskansen door hogere dosering in het tumorweefsel.

G.N. Beute,
neurochirurg, St. Elisabteh Ziekenhuis Tilburg

Correspondentieadres:

g.beute@elisabeth.nl