Medische isotopen zijn radioactieve stoffen die worden gebruikt in de geneeskunde. Maar hoe werken die isotopen, welke zijn er en waar worden ze precies voor gebruikt?
Medische isotopen (radionucliden) zijn radioactieve stoffen die worden toegepast in de nucleaire geneeskunde. Om te bekijken welke ziekte iemand heeft (diagnostiek) en om bepaalde ziekten te behandelen.
Voor de diagnostiek wordt met behulp van medische isotopen bijvoorbeeld zichtbaar gemaakt waar tumorcellen zich in het lichaam bevinden. Ook kunnen hiermee ontstekingen en infecties zichtbaar worden gemaakt.
Er zijn verschillende medische isotopen voor verschillende behandelingen. De eigenschappen van een specifieke isotoop bepalen waar deze voor kan worden ingezet.
In deze tabel staat een overzicht van veelgebruikte radionucliden en hun toepassing.
| Isotoop | Toepassing |
|---|---|
| Gallium-67 | Diagnostiek bij infecties en ontstekingen |
| Holmium-166 | Therapie bij onder andere levertumoren |
| Indium-111 | Diagnostiek hersenaandoeningen, dikke darmonderzoek |
| Iridium-192 | Therapie bij baarmoederhals-, prostaat-, long-, borst- en huidkanker |
| Jodium-123 | Diagnose schildklierfunctie |
| Jodium-125 en -133 | Behandeling van prostaatkanker en schildklieraandoeningen |
| Lutetium-177 | Behandeling van neuro-endocrine tumoren |
| Molybdeen-99 | Diagnose van onder andere hartfalen |
| Rubidium-82 | Opsporen hartaandoeningen |
| Strontium-89 | Pijnbestrijding bij botkanker |
| Technetium-99m | Therapie bij onder andere tumoren |
| Thallium-201 | Opsporen van hartaandoeningen |
| Xenon-133 | Longventilatiestudies |
| Yttrium-90 | Behandeling van leverkanker en reumatische aandoeningen |
In Nederland werden in 2020 ongeveer 400.000 diagnostische scans uitgevoerd. Ook werden er zo’n 6.000 tot 7.000 therapeutische behandelingen met radioactieve isotopen verricht bij mensen met kanker of een andere ernstige aandoening. Waarschijnlijk gaat het aantal behandelingen en diagnostische scans de komende jaren nog stijgen.
Tussen 2010 en 2020 vonden er wereldwijd gemiddeld ongeveer 48 miljoen onderzoeken en behandelingen plaats met medische isotopen. In meer dan 80% van de gevallen – dat zijn ongeveer 40 miljoen verrichtingen – wordt de medische isotoop technetium-99m gebruikt.
De laatste jaren stijgt het aantal behandelingen met medische isotopen zoals jodium-131. In 2019 is het aantal jodium-131 behandelingen gestegen met 6% ten opzichte van 2018. Daarnaast stijgt ook de toepassing van andere radionucliden, zoals lutetium-177 en actinium-225. Deze behandelingen vonden eerst alleen in academische medische centra plaats, maar tegenwoordig voeren ook algemene ziekenhuizen deze behandelingen steeds vaker uit. Bovendien gaan de behandelingen deel uitmaken van de regulier vergoede zorg. Voor lutetium-177 geldt die vergoeding nu al voor patiënten met uitgezaaid prostaatkanker voor wie geen andere therapieën beschikbaar zijn.
Er zijn verschillende technieken om medische isotopen te maken. Het gebruik van een kernreactor is op dit moment de meest gebruikte techniek: wereldwijd zijn er zes kernreactoren die een groot deel van de benodigde radionucliden produceren. Eén zo’n kernreactor staat in Nederland, de Hoge Flux Reactor (HFR) in Petten.
De HFR produceert een groot aantal verschillende isotopen voor medische toepassingen. De HFR levert een aanzienlijk deel van de wereldwijde productie van medische isotopen.
Productie met een kernreactor
Met een kernreactor kunnen op 2 manieren medische isotopen worden gemaakt.
a) Gebruik van splijting
In een kernreactor wordt splijtbaar materiaal (splijtstof) gebruikt. Een plaatje met splijtstof (meestal uranium) wordt bestraald. De uraniumkern wordt daarbij door een neutron gespleten, die daarna in 2 ongeveer even grote brokken uit elkaar valt. Het toeval bepaalt welke dat precies zijn, maar gemiddeld wordt bij 6 op de 100 splijtingen het radionuclide molybdeen-99 (Mo-99) gevormd. En van daaruit technetium-99m (Tc-99m), dat veel voor diagnostiek wordt toegepast in de nucleaire geneeskunde.
b) Productie via neutronenvangst
Een andere manier om met een kernreactor radionucliden te maken is door neutronvangst. Het neutron zorgt dan niet voor splijting van een atoomkern, maar wordt in de atoomkern opgenomen, waardoor een specifiek, toepasbaar radionuclide ontstaat.
Productie met een versneller
In een versneller botsen deeltjes met een elektrische lading (bijvoorbeeld protonen en elektronen) met grote snelheid op een doel. Deze grote snelheid (bijna de lichtsnelheid) wordt opgewekt met behulp van elektromagnetische velden. Zonder elektrische lading reageren de deeltjes niet op die elektromagnetische velden en worden ze niet versneld. Door de botsing gaan de versnelde deeltjes een interactie aan met de doelstof waarna het gewenste radionuclide ontstaat. Voorbeelden van typische deeltjesversnellers zijn de cyclotron en de lineaire versneller.
Met de verschillende technieken die er zijn, kunnen verschillende isotopen met behulp van versnellertechnologie worden gemaakt. Met een kernreactor kunnen (vooralsnog) meer verschillende isotopen worden gemaakt.
Voor de productie van medische isotopen is een kernreactor nodig, of wordt gebruik gemaakt van versnellertechnologie. Bij beide technieken komt ioniserende straling vrij.
De ANVS ziet er op toe dat de nucleaire veiligheid en stralingsbescherming in Nederland voldoen aan hoge, internationaal afgestemde eisen. De ANVS stelt daarvoor waar nodig nadere veiligheidseisen vast. Ook verlenen we vergunningen, zien we toe op de naleving daarvan en kunnen we ingrijpen als we vinden dat dat nodig is.
Bij de productie van medische isotopen ontstaan verschillende soorten radioactief afval. In Nederland is er een organisatie aangewezen voor de verwerking en beheer van dit radioactieve afval: COVRA (de Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval N.V.) in Nieuwdorp, Borsele. Radioactief afval moet zo spoedig mogelijk worden afgevoerd naar COVRA voor opslag in speciaal daarvoor ontworpen gebouwen. COVRA is verantwoordelijk voor het veilige beheer van het radioactieve afval. De ANVS houdt hier toezicht op.
Eindberging
De opslag van radioactief afval bij COVRA is tijdelijk, maar sommige radionucliden hebben een levensduur van wel tienduizenden jaren. Daarom moet er een oplossing komen die ervoor zorgt dat radioactief afval, ook na zeer lange tijd, buiten het bereik van de mens blijft. Berging in de diepe ondergrond (‘geologische berging’) wordt, ook internationaal, gezien als de meest veilige en duurzame wijze om hoogradioactief afval op deze lange termijn te beheren. Het plan is om in 2130 op die manier in Nederland het afval te kunnen bergen.
In Nederland produceren 2 grote bedrijven medische isotopen: Curium in Petten en GE Healthcare in Eindhoven. Medische isotopen gaan vanuit deze locaties over de weg naar diverse ziekenhuizen. Niet alleen in Nederland maar ook naar bestemmingen binnen en buiten Europa. Het gaat jaarlijks om duizenden transporten.
Omdat de meeste medische isotopen na productie snel vervallen, moeten ze in zo kort mogelijke tijd naar de patiënt worden vervoerd. Het is voor de betrokken bedrijven een doorlopende uitdaging om de reisduur zo kort mogelijk te houden. Voor veel buitenlandse bestemmingen is luchtvervoer nodig. Omdat KLM en ook de belangrijkste vrachtafhandelaar op Schiphol (vrijwel) geen vervoer van radioactieve stoffen accepteren, vindt het meeste luchtvervoer plaats via de luchthavens van Zaventem (België) en Frankfurt (Duitsland).
Voor het naar het buitenland brengen van medische isotopen is een vergunning verplicht. In Nederland is de ANVS het bevoegd gezag voor het vervoer van radioactieve stoffen en splijtstoffen. De ANVS verleent dan ook de vervoersvergunningen en houdt hier toezicht op.
Op het vervoer van de medische isotopen zijn de eisen uit de internationale vervoersregelgeving van toepassing; voor het over de weg vervoeren betreft het de bepalingen uit de Regeling vervoer van gevaarlijke stoffen over land (VLG). De medische isotopen worden vervoerd in daarvoor voorgeschreven transportverpakkingen.
Voor het vervoer gelden strenge internationale regels, gebaseerd op de IAEA Transport Regulations. Die IAEA-regels bestaan al meer dan 50 jaar, en in die tijd zijn er geen transportongevallen geweest met slachtoffers door radioactieve lading.
De transportrisico’s zijn klein. De transportverpakking vormt de basis voor de transportveiligheid: grotere (dus meer risicovolle) hoeveelheden radioactief materiaal moeten in door bevoegde overheden gecertificeerde, ongevalsbestendige verpakkingen worden vervoerd. Met zulke verpakkingen is de kans zeer klein op het vrijkomen van radioactiviteit bij een transportongeval.
Worst case scenario’s zijn dan ook ongevallen met ‘lichtere’ verpakkingen die niet zijn ontworpen om (zware) ongevallen te kunnen doorstaan. De meeste medische isotopen worden in dit type verpakking vervoerd. De hoeveelheid radioactief materiaal dat met dergelijke verpakkingen vervoerd wordt, is echter beperkt. Hierdoor blijven de gevolgen van transportongevallen steeds beperkt tot lokale gevolgen.
Een van de worst case scenario’s is een brand na een ongeval met een bestelbus met meerdere verpakkingen met medische isotopen (niet ongevalsbestendig). Door de brand raakt een aantal verpakkingen beschadigd of wordt vernietigd waarbij een deel van de medische isotopen vrijkomt. Toch blijven de gevolgen dan beperkt tot een lokale besmetting en een lokaal verhoogd stralingsniveau. De brandweer is toegerust om zulke ongevallen te kunnen bestrijden.
In de nucleaire geneeskunde en radiotherapie gebruikt men radioactieve stoffen bij de diagnose en de behandeling van ziekten, zoals schildklierkanker of prostaatkanker.
Door de behandelingen vormt een patiënt zelf een tijdelijk stralingsrisico voor zijn omgeving. Daarom zijn er criteria wanneer de behandelde patiënt het ziekenhuis mag verlaten. Ook krijgt de patiënt voor thuis leefregels mee. Dit zorgt ervoor dat de blootstelling van naasten en leden van de bevolking aan ioniserende straling zo laag mogelijk blijft en onder de daarvoor geldende dosislimieten en -beperkingen valt.
Het kan voorkomen dat een patiënt kort na een behandeling met radioactieve stoffen overlijdt, zodat zijn lichaam nog steeds radioactieve stoffen bevat. Wanneer er dan handelingen aan het lichaam plaatsvinden of te vroeg crematie of as-uitstrooiing plaatsvindt, kan dat stralingsbelasting opleveren voor mens en leefomgeving. Die belasting is te vergelijken met de dosis die je normaal als gevolg van de natuurlijk aanwezige achtergrondstraling oploopt. Toch is dit een onwenselijke stralingsbelasting, die wettelijk niet is toegestaan. Daarom heeft de ANVS een handelingsperspectief voor uitvaartondernemers opgesteld. Daarmee kunnen zij de juiste beslissingen nemen ten aanzien van crematie en as-uitstrooiing, rekening houdend met uitvaartwensen en veiligheid. Voor begraven gelden in principe geen restricties.