Stralingsschade

Ioniserende straling beschadigt weefsel op verschillende manieren, afhankelijk van het type straling, de dosis, de mate en de aard van de externe blootstelling. De symptomen kunnen lokaal (bijv. brandwonden) of systemisch (bijv. acute stralingsziekte) zijn. De diagnose is gebaseerd op de voorgeschiedenis van blootstelling aan straling en soms op alfa- of geigertellers. De behandeling van stralingsschade bestaat uit isolatie en (indien geïndiceerd) decontaminatie, maar ondersteunende zorg is over het algemeen geïndiceerd. Bij inwendige besmetting met specifieke radionucliden worden absorptieremmers of chelerende middelen gebruikt. De prognose wordt bepaald door het aantal lymfocyten te meten gedurende de eerste 24-72 uur.

Straling bestaat uit elektromagnetische golven met hoge energie (röntgenstraling, gammastraling) of deeltjes (alfadeeltjes, bètadeeltjes, neutronen) die worden uitgezonden door radioactieve elementen of kunstmatige bronnen (zoals röntgenbuizen en apparatuur voor radiotherapie).

Alfadeeltjes zijn heliumkernen die worden uitgezonden door verschillende radionucliden (bijv. plutonium, radium, uranium) en die niet dieper dan 0,1 mm in de huid doordringen. Bètadeeltjes zijn hoogenergetische elektronen die worden uitgezonden door kernen van instabiele atomen (met name ¹³⁷ Cs, ¹³¹ I). Deze deeltjes kunnen tot een grotere diepte (1-2 cm) in de huid doordringen en schade veroorzaken aan het epitheel en de subepitheliale laag. Neutronen zijn elektrisch neutrale deeltjes die worden uitgezonden door kernen van sommige radioactieve atomen en die worden gevormd als gevolg van kernreacties (bijv. in reactoren, lineaire versnellers); ze kunnen diep in weefsels doordringen (meer dan 2 cm), waar hun botsingen met stabiele atomen resulteren in de emissie van alfa- en bètadeeltjes en gammastraling. Gamma- en röntgenstraling zijn hoogenergetische elektromagnetische straling (d.w.z. fotonen) die menselijk weefsel vele centimeters diep kunnen binnendringen.

Vanwege deze eigenschappen oefenen alfa- en bètadeeltjes hun voornaamste schadelijke effect uit wanneer de radioactieve elementen die ze uitzenden zich in het lichaam bevinden (interne besmetting) of direct op het oppervlak ervan. Gammastraling en röntgenstraling kunnen schade aanrichten op grote afstand van hun bron en zijn een typische oorzaak van acute stralingssyndromen (zie de betreffende paragraaf).

Meeteenheden. De volgende meeteenheden worden onderscheiden: röntgen, gray en sievert. Röntgen (R) is de intensiteit van röntgen- of gammastraling in de lucht. Gray (Gy) is de hoeveelheid energie die door weefsel wordt geabsorbeerd. Omdat de biologische schade per Gray varieert afhankelijk van het type straling (deze is hoger voor neutronen en alfadeeltjes), moet de dosis in Gray worden vermenigvuldigd met een kwaliteitsfactor, een andere eenheid: sievert (Sv). Gray en Sievert hebben de eenheden "rad" en "rem" (1 Gy = 100 rad; 1 Sv = 100 rem) in de moderne nomenclatuur vervangen en zijn praktisch gelijkwaardig bij het beschrijven van gamma- of bètastraling.

Blootstelling aan straling. Er zijn twee hoofdtypen blootstelling aan straling: besmetting en bestraling. In veel gevallen heeft straling beide effecten.

• Besmetting is het binnendringen en vasthouden van radioactief materiaal in het lichaam, meestal in de vorm van stof of vloeistof. Externe besmetting vindt plaats op de huid of kleding, waar het vanaf kan vallen of gewoon kan worden afgeveegd, waardoor andere mensen en omringende voorwerpen besmet raken. Radioactief materiaal kan ook worden opgenomen via de longen, het maag-darmkanaal of door de huid heen dringen (interne besmetting). Geabsorbeerd materiaal wordt naar verschillende plaatsen in het lichaam getransporteerd (bijvoorbeeld het beenmerg), waar het straling blijft uitzenden totdat het wordt verwijderd of totdat het vervalt. Interne besmetting is moeilijker te verwijderen.
• Bestraling is het effect van doordringende straling, maar niet van radioactieve stoffen (d.w.z. er is geen besmetting). In de regel wordt dit effect veroorzaakt door gammastraling en röntgenstraling. Bestraling kan het hele lichaam bedekken met de vorming van systemische symptomen en stralingssyndromen (zie de betreffende paragraaf), of een klein deel ervan (bijvoorbeeld tijdens radiotherapie) met lokale manifestaties.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Pathofysiologie van stralingsletsel

Ioniserende straling beschadigt mRNA, DNA en eiwitten, direct of via de vorming van zeer reactieve vrije radicalen. Hoge doses ioniserende straling veroorzaken celdood, terwijl lagere doses de celproliferatie belemmeren. Schade aan andere celcomponenten leidt tot progressieve hypoplasie, atrofie en uiteindelijk fibrose. Genetische schade kan leiden tot maligne transformatie of erfelijke genetische defecten.

Weefsels die zich normaal gesproken snel en continu vernieuwen, zijn bijzonder kwetsbaar voor ioniserende straling. Lymfoïde cellen zijn het meest gevoelig voor straling, gevolgd in afnemende volgorde door kiemcellen, delende cellen van het beenmerg, darmepitheelcellen, opperhuid, hepatocyten, epitheel van de longblaasjes en galwegen, nierepitheelcellen, endotheelcellen (pleura en peritoneum), zenuwcellen, botcellen, bindweefselcellen en spiercellen.

De exacte dosis waarbij toxiciteit optreedt, hangt af van de dynamiek van de bestraling. Een enkele snelle dosis van enkele Gray-deeltjes is bijvoorbeeld schadelijker dan dezelfde dosis die gedurende weken of maanden wordt toegediend. De dosisrespons hangt ook af van het bestraalde lichaamsgebied. De ernst van de ziekte is onomstreden; fatale gevallen treden op bij bestraling van het hele lichaam > 4,5 Gy. Doses van tientallen Gray-deeltjes kunnen echter goed worden verdragen als de bestraling over een lange periode wordt verspreid en gericht is op een klein lichaamsgebied (bijvoorbeeld bij een kankerbehandeling).

Kinderen zijn gevoeliger voor stralingsschade vanwege de hogere snelheid van celproliferatie en het grotere aantal celdelingen.

Bronnen van straling

Mensen worden voortdurend blootgesteld aan natuurlijke straling (achtergrondstraling). Achtergrondstraling omvat kosmische straling, waarvan het grootste deel door de atmosfeer wordt geabsorbeerd. Mensen die in hoge bergen wonen of in een vliegtuig vliegen, ondervinden daardoor meer hinder van de achtergrondstraling. Radioactieve elementen, met name radongas, komen voor in veel gesteenten en mineralen. Deze elementen komen terecht in diverse stoffen, waaronder voedsel en bouwmaterialen. Blootstelling aan radon is doorgaans goed voor 2/3 van de totale dosis natuurlijke straling.

Bronnen van straling

Symptomen van stralingsvergiftiging

De verschijnselen zijn afhankelijk van het feit of de ioniserende straling het hele lichaam aantast (acuut stralingssyndroom) of slechts een deel van het lichaam.

Na bestraling van het hele lichaam kunnen verschillende syndromen optreden. Deze syndromen kennen drie fasen:

• prodromale fase (van 0 tot 2 dagen na bestraling) met algemene zwakte, misselijkheid en braken;
• latente asymptomatische fase (1-20 dagen na bestraling);
• de acute fase van de ziekte (2-60 dagen na bestraling).

Symptomen van stralingsvergiftiging

Diagnose van stralingsschade

Na acute bestraling worden laboratoriumonderzoeken uitgevoerd, waaronder een volledig bloedbeeld, bloedchemie en urineonderzoek. Bloedgroep, compatibiliteit en HLA-antigenen worden bepaald in geval van bloedtransfusies of, indien nodig, stamceltransplantatie. Lymfocytentellingen worden 24, 48 en 72 uur na de bestraling uitgevoerd om de initiële stralingsdosis en de prognose te beoordelen. Klinische bloedonderzoeken worden wekelijks herhaald. Dit is nodig om de beenmergactiviteit te controleren en, indien nodig, afhankelijk van het klinische beloop.

Diagnose van stralingsschade

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

Behandeling van stralingsschade

Blootstelling aan ioniserende straling kan gepaard gaan met lichamelijk letsel (bijvoorbeeld door een explosie of val); het letsel kan levensbedreigend zijn dan de blootstelling aan straling en vereist onmiddellijke behandeling. De behandeling van ernstig letsel mag niet worden uitgesteld totdat de stralingsdiagnostiek en -bescherming ter plaatse zijn. Standaardvoorzorgsmaatregelen die routinematig worden gebruikt in de traumazorg, zijn voldoende om hulpverleners te beschermen.

Behandeling van stralingsschade

Voorspelling van stralingsschade

Zonder medische zorg bedraagt de LD50 (de dosis die bij 50% van de patiënten binnen 60 dagen de dood veroorzaakt) voor bestraling van het hele lichaam ongeveer 4 Gy; >6 Gy is bijna altijd fataal. Bij doses <6 Gy is de overlevingskans omgekeerd evenredig met de totale dosis. De tijd tot overlijden is ook omgekeerd evenredig met de dosis (en dus de symptomen). De dood treedt binnen enkele uren tot enkele dagen in bij het cerebrale syndroom en gewoonlijk binnen 3-10 dagen bij het gastro-intestinale syndroom. Bij het hematologische syndroom is overlijden binnen 2-4 weken mogelijk als gevolg van een secundaire infectie of binnen 3-6 weken als gevolg van een massale bloeding. Patiënten die een dosis van <2 Gy voor bestraling van het hele lichaam hebben gekregen, herstellen gewoonlijk volledig binnen een maand, hoewel late complicaties (bijv. kanker) mogelijk zijn.

Bij de behandeling bedraagt de LD50 ongeveer 6 Gy; in sommige gevallen overleefden patiënten een bestraling met 10 Gy.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]