III Rentgenoterapia i radioterapia. (cz.2)

Czynniki decydujące o wpływie promieniowania na organizmy żywe:

1. czynniki fizyczne:

- dawka promieniowania

- LET

- sposób aplikacji

- efekt tlenowy

2. czynniki biologiczne:

- radiowrażliwość

- zdolność do naprawy uszkodzeń

Dawka promieniowania - promieniowanie jest mniej szkodliwe dla organizmu, jeśli dawka jest mniejsza i rozłożona w czasie

LET - wzrost LET prowadzi do wzrostu radiowrażliwości; im większa wartość LET tym promieniowanie bardziej szkodliwe

Sposób aplikacji - wiąże się z frakcjonowaniem dawki promieniowania;

Radiowrażliwość komórek:

- duża radiowrażliwość - mała dawka powodująca szkodzenie

- mała radiowrażliwość - duża dawka powodująca uszkodzenie

Radiowrażliwość kom. jest tym większa, im większa jest jej aktywność mitotyczna

Zdolność do naprawy uszkodzeń - dobierając warunki napromieniowania trzeba wykorzystać różnicę w skuteczności naprawy uszkodzeń popromiennych i obniżyć obciążenie tkanki zdrowej. Ważnym elementem radioterapii jest osłabienie skuteczności naprawy uszkodzeń popromiennych w tkance nowotworowej w porównaniu z tkanką zdrową; można to osiągnąć 2 sposobami:

1. pośrednio - stosując radiouczulacze (np. bromourydyna), blokuje enzymy naprawcze, osłabia wiązania w DNA

2. bezpośrednio - przez wzrost dawki, jej mocy, LET, ciśń. cząsteczkowego w obszarze zmian nowotworowych

Model odpowiedzi komórek organizmu na napromieniowanie - model tarczy i trafień

- w komórce istnieją tarcze, których „trafienie” przez kwant lub cząstkę powoduje „śmierć” komórki

- dla kom. z jedną tarczą wydaje się rozsądne, że:

∆ N = - C × N × ∆D

Gdzie: N - początkowa liczba kom. zdolnych do proliferacji

∆N - zmiana liczby kom. zdolnych do namnażania wywołana zdeponowaniem dawki pochłoniętej ∆D

Rozw. tego równania ma postać:

N= No × e ^{- D/Do}

N - ilość kom. zdolnych do proliferacji po napromieniowaniu dawką D

Do - średnia dawka letalna, jej zdeponowanie umniejsza liczbę kom. zdolnych do namnażania się e - krotnie.

Prawdopodobieństwo przeżycia komórki z jedną tarczą po napromieniowaniu dawką D określa wzór:

P ^{1 tarcza przeżycia} = N/No = e ^{- D/Do}

Zakładamy, że kom. 2n posiadają wiele tarcz (n) i jedynie „trafienie” wszystkich skutkuje letalnie. Każda inna sytuacja wywołuje „jedynie” skutki subletalne.

Prawdopodobieństwo trafienia jednej tarczy w komórce wynosi:

P ^{1tarcza trafienia} = 1 - p ^{1tarcza przeżycia} = 1 - e ^{- D/Do}

Jeśli założyć, że „trafienia” są statystycznie niezależne, to prawdopodobieństwo jednoczesnego trafienia wszystkich n tarcz wynosi:

P ^{n tarcz trafienia} = (P ^{1tarcza trafienia}) ⁿ = (1 - P ^{1tarcza przeżycia}) ⁿ

P ^{n tarcz trafienia} = (1 - ^{e - D/Do}) ⁿ

Prawdopodobieństwo „przeżycia komórki” z n tarczami.

P ^{n tarcz przeżycie} = N/No = 1 - P ^{n tarcz trafienie} = 1 - ( 1 - e ^{- D/Do} ) ⁿ

Dwa parametry Do i n (w ramach tego modelu) opisują reakcję kom. diploidalnych na napromieniowanie.

Model trafienia i tarczy :

• poprawnie opisuje reakcję komórek na napromieniowanie

• do ilościowego opisu radiowrażliwości wystarczą dwa parametry:

- średnia dawka letalna Do

- liczba tarcz n

• umożliwia ocenę wpływu różnych wielkości fizycznych, czynników środowiskowych i biologicznych na radiowrażliwość populacji kom.

WADY:

- brak w nim czynnika czasowego

- zaniedbuje efekty naprawy uszkodzeń

- ogranicza się jedynie do stanu po upływie określonego czasu po napromieniowaniu

Zasady aplikacji promieniowania: frakcjonowanie przestrzenne i czasowe.

1. Czasowe - wykorzystuje różnicę w szybkości naprawy uszkodzeń popromiennych w komórkach zdrowych i nowotworowych

2. Przestrzenne - zmniejszające obciążenie tkanek zdrowych poprzez składanie kilku wiązek promieniowania. Celem jest uzyskanie względnie dużego i jednorodnego obciążenia tkanki nowotworowej.

Frakcjonowanie czasowe polega na optymalnym doborze:

- dawki pochłoniętej promieniowania D

- ilości frakcji f

- czasu trwania leczenia, tzw. Protrakcja P

Nominalna Dawka Jednostkowa - NDJ

NDJ = D × F ^-0,24 × P ^{- 0,11}

PIK BRAGGA - dokładna lokalizacja dawki i maksymalne obciążenie tkanki nowotworowej; spadek obciążenia w obszarze końca zasięgu wiązki

---