EGZAMIN Z RADIOTERAPII PDF

EGZAMIN Z RADIOTERAPII ZESTAW 1 1. ROZWINĄĆ SKRÓTY PTV, CTV I GTV GTV – Obszar guza Obszar guza (gross tumor volume – GTV) to masa guza , którą daje się ustalić istniejącymi metodami diagnostycznymi (obrazowanie lub palpacyjnie). Obszar GTV ogranicza się wyłącznie do guza now...

EGZAMIN Z RADIOTERAPII ZESTAW 1 1. ROZWINĄĆ SKRÓTY PTV, CTV I GTV GTV – Obszar guza Obszar guza (gross tumor volume – GTV) to masa guza , którą daje się ustalić istniejącymi metodami diagnostycznymi (obrazowanie lub palpacyjnie). Obszar GTV ogranicza się wyłącznie do guza nowotworowego. GTV może dotyczyć guza pierwotnego i/lub przerzutów. RGTV Ustala się w pierwszej fazie planowania leczenia. Rozmiary ustala się wykorzystując techniki obrazowania. CTV – Kliniczny obszar do napromieniowania Kliniczny obszar do napromieniania (Clinical Target Volume – CTV) to powiększony obszar GTV. Określony obszar guza powiększa się o pewien margines, ze względu na duże prawdopodobieństwo występowania rozsianych komórek nowotworowych w otoczeniu guza. Obszar CTV wyznacza lekarz. Do CTV powinno się dostarczyć zaplanowaną dawkę. Aby to zapewnić trzeba przy planowaniu leczenia uwzględnić nieco większy obszar niż CTV. Potrzeba powiększenia CTV wynika m.in. z następujących czynników. o Fizjologiczny ruch tkanek zawierających CTV (np. podczas oddychania) lub możliwość poruszenia się pacjenta w trakcie napromieniania. o Zmiana rozmiarów albo kształtu narządów i tkanek otaczających CTV (fizjologiczne). o Ograniczona dokładność ustawienia geometrii wiązki promieniowania (wymiar i kierunek wiązki). o Stopień powtarzalności ułożenia chorego.  o Spodziewana jakość pracy zespołu realizującego napromienianie. Prawidłowe ustawienie marginesów jest jednym z czynników decydujących o prawidłowości leczenia: o Marginesy wewnętrzne – wynikają z ruchu narządów (internal margin) o Marginesy zewnętrzne – wynikają z ułożenia pacjenta i geometrii wiązki (setup margin) Marginesy mogą być nierównomierne, ale powinny być trójwymiarowe. Zalecany tryb myślenia: “Ustal marginesy w ten sposób, aby CTV był w obszarze ITV (Internal Target Volume) przez co najmniej 95% czasu”. PTV – Zaplanowany obszar napromieniowania Obszar PTV zawiera obszar ITV (margines wewnętrzny) oraz dodatkowy margines uwzględniający niepewności pozycjonowania, dokładność ustawień akceleratora i inne czynniki zewnętrzne. Jest często opisywany jako CTV plus stały lub zmienny margines (np. PTV = CTV + 1 cm). PTV wyznacza się tak, aby dzięki zastosowaniu odpowiednich wiązek promieniowania i uwzględnieniu możliwych zmian geometrycznych, obszar CTV otrzymał zaplanowaną dawkę promieniowania. Na tym etapie nie uwzględnia się jeszcze półcienia wiązek – dopiero przy ustalaniu wielkości pól promieniowania. Powiększenie CTV może być w każdym kierunku inne. Pojęcie PTV dotyczy więc sytuacji geometrycznej. 2. BUDOWA I ROLA FILTRU WYRÓWNUJĄCEGO W AKCELERATORZE LINIOWYM Rola Filtru: Zasadniczo filtr wyrównujący osłabia promieniowanie w centralnej części wiązki, redukując jej intensywność do poziomu z brzegów pola. W pierwszym przybliżeniu kształt filtra podyktowany jest grubością materiału niezbędną do osłabienia promieni X wiązki niewyrównanej. Jest to jednak poważne uproszczenie, ponieważ powstające w filtrze promieniowanie rozproszone będzie miało wpływ na ostateczny rozkład dawki. Budowa filtru: (Nie jestem pewna czy tu po prostu chodzi o to że to stożek o odpowiednim materiale, opisanym poniżej?) „Stożek” wyrównujący jest również filtrem w bardziej tradycyjnym sensie: ze względu na zróżnicowaną absorpcję promieniowania modyfikuje widmo energii. Współczynnik osłabienia jest większy dla niskich energii (większa filtracja składowych niskoenergetycznych) → „utwardzenie” wiązki. W przypadku materiałów o wysokiej liczbie atomowej Z (Pb, W) filtracja rośnie wraz z energią fotonów (>3MeV) → „zmiękczenie” wiązki. Zwiększenie współczynnika osłabienia w zakresie >3 MeV wynika ze wzrostu udziału zjawiska tworzenia par dla materiałów o wysokim Z 3. CZY DA SIĘ PRZEPROWADZIĆ RADIOTERAPIĘ BEZ SKUTKÓW DETERMINISTYCZNYCH? ( NIE) JAKIE SĄ SKUTKI DETERMINISTYCZNE, A JAKIE STOCHASTYCZNE? Nie jest możliwe wykonywanie radioterapii bez skutków deterministycznych. Skutki Deterministyczne (progowe): Skutki deterministyczne są związane z niszczeniem komórek i ich natężenie wzrasta wraz ze wzrostem dawki promieniowania. Są wykorzystywane w radioterapii do niszczenia komórek nowotworowych poprzez lokalne napromienienie. Dawki progowe dla skutków deterministycznych o zaćma (przy dawkach 2-10 Gy) o trwała niepłodność (u mężczyzn przy dawkach 3,5-6 Gy, u kobiet 2,5-6 Gy) o okresowa niepłodność (u mężczyzn od dawki 0,15 Gy, u kobiet 0,6 Gy) Przykłady efektów deterministycznych: o Oparzenia skóry o Zaćma (uszkodzenie soczewek oczu) o Sterylizacja o Uszkodzenie nerek o Ostra choroba popromienna (całe ciało) Skutki Stochastyczne: Efekt oddziaływania promieniowania na komórki przy małych dawkach. ze wzrostem dawki rośnie prawdopodobieństwo indukcji lub promocji nowotworu zwiększenie prawdopodobieństwa mutacji Skutki te nie mają progu dawki, co oznacza, że nawet mała dawka promieniowania może zwiększyć ryzyko ich wystąpienia, a prawdopodobieństwo wystąpienia tych skutków wzrasta wraz z dawką. 4. KRZYWE LECZENIA GUZA I OSZCZĘDZANIA ZDROWYCH TKANEK – NTCP I TCP, OBSZAR LECZENIA Obszar leczenia: Obszar leczony (Treated Volume) – obszar objęty pewną, powierzchnią izodozową (np. 90% ) Wartość izodozy określa radioterapeuta, tak aby osiągnąć lokalne wyleczenie. W niektórych przypadkach udaje się zaplanować leczenie tak, że obszar leczony jest niewiele większy od PTV. Czasami jest sporo większy, ale nie może być mniejszy. Jeśli w opracowanym planie leczenia obszar leczony nie pokrywa całego PTV trzeba przeprowadzić planowanie od nowa. Wielkość obszaru leczonego jest już wynikiem planowania leczenia. 5. WIĄZKA WĄSKA I WIĄZKA SKANOWANA W RADIOTERAPII Wąska wiązka i wiązka skanowana to różne podejścia w radioterapii, mające na celu precyzyjne dostarczenie dawki promieniowania do obszaru nowotworu z minimalnym uszkodzeniem otaczających zdrowych tkanek. Wąska wiązka (pencil beam): Wąska wiązka jest podstawową formą wiązki promieniowania stosowaną w radioterapii. Wiązki te mogą być kształtowane za pomocą kolimatorów, aby dopasować się do rozmiaru i kształtu guza. W tradycyjnych metodach radioterapii, wąskie wiązki są często używane w połączeniu z technikami statycznymi, gdzie wiązka jest skierowana na obszar docelowy z ustalonej pozycji. Wąska wiązka może być wykorzystana w radiochirurgii, gdzie wysoka dawka promieniowania jest dostarczana do małego obszaru guza podczas jednej lub kilku frakcji. Wiązka skanowana: Wiązka skanowana jest wykorzystywana w zaawansowanych technikach radioterapii, takich jak IMRT (radioterapia z modulacją intensywności wiązki) i VMAT (terapia łukowa z modulacją objętości). W tej technice, wiązka promieniowania jest dynamicznie przesuwana po obszarze guza, a jej intensywność jest modulowana w czasie rzeczywistym. Wiązka skanująca jest wąską wiązką, ale jej przemieszczanie i modulacja intensywności pozwalają na precyzyjne dawkowanie w obrębie guza i uniknięcie dużych dawek promieniowania w tkankach sąsiednich. Technika skanowania wiązką, w połączeniu z obrazowaniem 4D, umożliwia uwzględnienie ruchomości guza, spowodowanej np. oddychaniem. Zastosowanie skanowanej wiązki o W terapii protonowej, wiązka skanowana pozwala na jeszcze bardziej precyzyjne dostarczanie dawki, dzięki charakterystycznemu pikowi Bragga, gdzie większość energii jest deponowana pod koniec zasięgu wiązki. Skanowanie wiązką protonową pozwala na lepsze dopasowanie dawki do kształtu guza i minimalizację dawki w tkankach położonych za guzem. ZESTAW 2 1. BRACHYTERAPIA JAKIE RODZAJE PROMIENIOWANIA BRACHYTERAPIA – jedna z metod radioterapii, polegająca na napromienianiu nowotworu poprzez umieszczenie źródła bezpośrednio w sąsiedztwie guza lub w jego wnętrzu. PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA SPOSÓB UMIESZCZANIA IZOTOPU: Brachyterapia śródtkankowa - technika napromieniania, polegająca na wkłuwaniu aplikatorów promieniotwórczych w obręb tkanek (nowotwory jamy ustnej, gardła, wargi, skóry, prącia, cewki moczowej, pęcherza moczowego, gruczołu krokowego, sutka, mózgu, mięsaków); Brachyterapia śródjamowa (nowotwory szyjki macicy, trzonu macicy, pochwy, oskrzela, tchawicy, przełyku, dróg żółciowych, skóry, mięsaki); o PODZIAŁ: ▪ wewnątrzprzewodową – nowotwory przełyku, oskrzela, dróg żółciowych, ▪ wewnątrzjamową – nowotwory szyjki macicy, trzonu macicy, ▪ wewnątrznaczyniową ▪ powierzchniową ŹRÓDŁA PROMIENIOWANIA: Początkowo tylko źródła radowe - nowotwory skóry, szyjki macicy i trzony macicy. Źródła fotonów: o Emitują promieniowanie gamma poprzez rozpad gamma, ewentualnie charakterystyczne promieniowanie X poprzez wychwyt elektronów i wewnętrzne przejścia między stanami energetycznymi o Przykłady: kobalt Co-60, cez Cs-137, iryd Ir-192, jod I-125, pallad Pd-103 Źródła promieniowania β o Emitują elektrony z rozpadu β o Przykłady: stront Sr-90, itr Y-90 ROZKŁAD DAWKI: Ponieważ w brachyterapii radioaktywny materiał jest wprowadzony wprost w obręb tkanek nowotworowych to maksimum dawki koncentruje się w obszarze przewidzianym do napromieniania (PTV). Moc dawki spada gwałtownie wraz z kwadratem odległości od źródeł radioaktywnych, co pozwala na oszczędzenie otaczających zdrowych tkanek, które otrzymują dawkę znacznie niższą niż nowotwór. Zastosowanie do guzów o dobrze określonych krawędziach. PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA AKTYWNOŚĆ ŹRÓDŁA (MOC DAWKI) !WAŻNE! 1 𝐶𝑖 = 37 ∙ 1012 𝐵𝑞 LDR (Low Dose Rate) 1-2 mCi/cm 0,4-2 Gy/h PDR (Pulsed Dose Rate) 1 Ci/cm 0,5-1 Gy/h MDR (Medium Dose Rate) met. 100 mCi/cm 2-12 Gy/h Historyczna HDR (High Dose Rate) 10 Ci/cm > 12 Gy/h Ultra LDR (stałe implanty) 0,01-0,3 Gy/h METODA LDR: Brachyterapia niską mocą dawki o Moc dawki: 12 Gy/h o Aparat jest wyposażony w jedno źródło promieniotwórcze Ir-192 o wymiarach 3,5 mm długości części aktywnej i 1,1 mm średnicy i o aktywności początkowej 10 Ci, które wymieniane jest co 3 miesiące. o Napromienianie pacjentów odbywa się w ochronnym bunkrze. o Aparat wyposażony jest w 24 kanały do wyprowadzania źródła. W zależności od typu zabiegu można wykorzystać od 1 do 24 kanałów, do których przyłącza się katetery, w formie rurek plastikowych, w których może poruszać się źródło. Katetery umieszczane są w obrębie napromienianej zmiany. o Źródło wyprowadzane jest z kanału aparatu HDR do kateterów mechanicznie, na metalowej prowadnicy, szybkim, jednostajnym ruchem do zamkniętego końca kateteru. Właściwie napromienianie odbywa się w czasie powrotu źródła do aparatu. Źródło porusza się wtedy krokowo, z krokiem 5 mm, do kolejnych punktów postoju. Procedura ta powtarzana jest dla kolejnych użytych kanałów. o Planowanie leczenia polega na ustaleniu, jaki powinien być czas przebywania źródła w poszczególnych miejscach postoju, tak, aby uzyskać zadowalający rozkład dawki. Napromienianie, w zależności od liczby kateterów, aktualnej aktywności źródła i założonej dawki odbywa się w czasie od kilku do kilkudziesięciu minut. o HDR I „AFTERLOADING” ▪ Źródło przesuwa się krok po kroku wzdłuż aplikatora – tarcza zmienia aplikatory tak aby źródło znajdowało się w odpowiednio zaplanowanych miejscach przez odpowiedni czas ZALETY: o krótki czas leczenia ( źródło o wysokiej aktywności ), o odtwarzalność objętości napromienianej (stabilizacja aplikatorów stosowanych w krótkim czasie), o ochrona narządów krytycznych,  o poprawa komfortu leczenia w stosunku do LDR, o ograniczenie kosztów leczenia (leczenie ambulatoryjne), o ochrona personelu – „remote afterloading” o jedno stałe źródło, o duży odsetek unieszkodliwionych komórek (logarytmiczna zależność od mocy dawki). WADY: o ograniczona możliwość korekcji błędu, o w przypadku błędu planowania – niski współczynnik terapeutyczny, o ograniczony zasięg aktywności skutecznej ( jedna prowadnica do 2cm), o ostre i późne odczyny ( rejon głowy i szyi, srom ), o uszkodzenia popromienne żuchwy, o konieczność budowy bunkra podobnie jak w przypadku przyspieszaczy liniowych (5 – 7 cm ołowiu, 35 – 50 cm betonu), o kosztowna wymiana źródeł (co 3 miesiące). Warunkiem stosowania metody HDR są dobre możliwości diagnostyczne ośrodka leczącego, wyposażenie w tomograf komputerowy i/lub rezonans magnetyczny oraz komputerowy system planowania leczenia. BRACHYTERAPIA ŚRÓDOPERACYJNA: o Ponieważ napromienianie HDR trwa krótko możliwe jest stosowanie metod inwazyjnych – napromieniania śródoperacyjnego, ale ▪ Wymaga dostępności onkologa w czasie zabiegu ▪ Ochrona radiologiczna jest kosztowna ▪ Pacjent musi być pozostawiony podczas aplikacji bez personelu, co przy znieczuleniu ogólnym jest ryzykowne nawet przy kilku minutach ▪ Procedura zaplanowania ułożenia kateterów oraz zaplanowanie i obliczenie czasów postoju musi być wykonane bardzo szybko, ▪ Aparaty HDR mogą być zainstalowane w salach operacyjnych, które mają ochronność radiologiczną taką jak bunkry BRACHYTERAPIA OKOŁOOPERACYJNA: o W czasie zabiegu operacyjnego katetery umieszczane są w obrębie guza, umocowane przy pomocy szwów chirurgicznych, a otwarte końce kateterów wyprowadzone są na zewnątrz przez bliznę pooperacyjną. Napromienianie odbywa się w kilka dni po operacji i na ogół jest to napromienianie dokonywane w kilku frakcjach. Stosowane ono bywa na przykład w przypadku nowotworów trzustki. METODA PDR Brachyterapia pulsacyjna. o W metodzie PDR stosuje się izotop promieniotwórczy Irydu IR-192 o aktywności 15-37 GBq (0,5-1 Ci), o moc dawki: 0,5-1 Gy/h. o Źródło jest umieszczone w kapsule o średnicy 1,1 mm i długości 2,5 mm. Podstawową przyczyną opracowania i wprowadzenia brachyterapii PDR była próba zastąpienia ciągłego napromieniania izotopami promieniotwórczymi o niskiej aktywności stosowanymi w metodzie LDR napromienianiem impulsami z zaplanowaną przerwą przy zastosowaniu izotopów o wyższej aktywności. Wielkość dawki można regulować poprzez wydłużenie czasu trwania impulsu oraz zwiększenie liczby impulsów. Pozwala na skojarzenie korzystnych fizycznych właściwości metody HDR (lepsza optymalizacja rozkładu izodoz w obszarze leczonym, ochrona radiacyjna personelu) z pozytywnymi radiobiologicznymi cechami metody LDR (lepsza ochrona zdrowych tkanek).  W porównaniu do metody LDR, metoda PDR stwarza choremu oraz opiekującemu się nim personelowi lepszy komfort leczenia poprzez występowanie przerw między impulsami. Personel może zająć się chorym w czasie przerwy bez przerywania leczenia. Poprzez wydłużenie czasu trwania impulsu można również skrócić czas trwania leczenia. Aktywność izotopu Irydu 192 umożliwia podanie w ciągu godziny dawki od 1 do 3 Gy przy ciągłym nie przerywanym leczeniu. Dawki podawane impulsami w metodzie PDR są jednak niższe i zwykle mieszczą się między 0,4 i 1 Gy a czas leczenia sięga 10 do 15 minut w ciągu każdej godziny leczenia. Niekiedy, zwłaszcza w leczeniu raka oskrzeli, przerwa pomiędzy impulsami jest krótsza i wynosi pół godziny celem skrócenia całkowitego czasu przebywania aplikatora wewnątrz oskrzeli. Wynika to z gorszej tolerancji obecności aplikatora przez chorego. Teoretycznie można nie zastosować przerw pomiędzy impulsami, wtedy metoda PDR stanie się metodą odpowiadającą ciągłej brachyterapii LDR, niweczy to jednak korzyści, których się spodziewamy po wprowadzeniu przerw pomiędzy impulsami. WADY: o ryzyko odkształcenia oraz przesunięcia aplikatora podczas wielogodzinnego leczenia, o ryzyko wynikające z wielokrotnego wsuwania i wysuwania źródeł do tego samego aplikatora, o konieczność hospitalizacji chorych zwiększające koszty leczenia. ZASTOSOWANIA: o Brachyterapia jest stosowana w onkologii: ▪ jako samodzielne leczenie radykalne ▪ jako skojarzone leczenie radykalne z chirurgią i teleterapią, ▪ jako samodzielne leczenie paliatywne, ▪ jako skojarzone leczenie paliatywne z chirurgią i teleterapią. o Brachyterapia obejmuje nie tylko leczenie nowotworów złośliwych. Inne wskazania to: ▪ leczenie nadczynności tarczycy, ▪ leczenie trombocytozy, ▪ leczenie chorób gałki ocznej – profilaktyka rozrostu naczyń po transplantacji rogówki ▪ leczenie układu krążenia (restenozy tętnic obwodowych, restenozy tętnic wieńcowych, stenozy), - ostatnio wycofywane ze stosowania 2. NOWOTWÓR WTÓRNY Podczas radioterapii dochodzi do uszkodzeń struktury DNA napromienionych komórek i związanych z tym mutacji. Mutacje te nie oznaczają jednak na tym etapie indukcji nowotworu, gdyż powstanie komórki nowotworowej zachodzi w wyniku wieloetapowego procesu, w trakcie którego następuje kumulacja mutacji. Proces ten zajmuje wiele lat. W tym samym czasie oddziałują również inne czynniki - wiekowe, genetyczne i środowiskowe, które mogą spowodować powstanie nowotworu. o Z tego względu do grupy najwyższego ryzyka zalicza się osoby młode oraz osoby palące papierosy. o Natomiast czynnikami ryzyka, zależnymi od napromienienia są przede wszystkim całkowita dawka pochłonięta, objętość napromienionych tkanek oraz rodzaj tych tkanek ZA NOWOTWORY WTÓRNE POWSTAŁE NA SKUTEK RADIOTERPAII UZNAJE SIĘ NOWOWTWORY SPEŁNIAJĄCE TRZY NASTĘPUJĄCE KRYTERIA: Nowotwory te różnią się histopatologicznie od pierwotnych Powstały w miejscach narażonych na promieniowanie podczas radioterapii, Rozwinęły się w okresie co najmniej 5 lat po radioterapii (okres w którym uznaje się pacjenta za onkologicznego) PROBLEM INDUKCJI NOWOWTWORÓW WTÓRNYCH: Zwiększenie skuteczności radioterapii Duża grupa osób o długim okresie przeżycia, u których mogą wystąpić późne skutki radioterapii. Szacunkowo: 0,1 % wszystkich osób w wieku pomiędzy 16 a 44 rokiem życia stanowią osoby po radioterapii (dane z 2000 roku). NAJWAŻNIEJSZE KWESTIE W przypadku radioterapii największe zainteresowanie jest związane z ocenami ryzyka indukcji nowotworów u dzieci, jak również z wprowadzeniem nowych technik napromieniania, przede wszystkim techniki IMRT przy napromienianiu fotonami ale również radioterapii protonowej, a w dalszej perspektywie terapii ciężkimi jonami. TRUDNOŚCI METODOLOGICZNE: Brak możliwości odróżnienia guza zaindukowanego radioterapią od innych nowotworów, gdyż promieniowanie nie powoduje specyficznych mutacji a zaindukowane guzy nie mają specyficznych cech morfologicznych. Szacunkowe dane uzyskuje się więc poprzez porównanie liczby zachorowań na drugie nowotwory u chorych, którzy byli poddani radioterapii z liczbą takich zachorowań w grupie chorych nie leczonych promieniowaniem, przy czym najlepszą grupą kontrolna byliby chorzy leczeni wyłącznie chirurgicznie. Przy małej liczbie indukowanych nowotworów badania epidemiologiczne obejmują często zbyt małe grupy pacjentów Nie jest też znany ilościowo wpływ innych czynników ryzyka. Nowotwory wtórne obserwuje się w długim okresie po zakończeniu radioterapii, a więc wnioski dotyczą starszych technik napromieniania DANE DLA PEDIATRII  Szczególnie narażone na nowotwory wtórne są osoby żyjące wiele lat po przejściu terapii w wieku dziecięcym. Częstotliwość nowotworów wtórnych jest szacowana na 10–20% w ciągu 30 lat po terapii. CO JEST POTRZEBNE DO OCENY RYZYKA? Funkcje zależności dawka – skutek dla indukcji nowotworów przy dawkach terapeutycznych. Funkcje zależności dawka – skutek przy małych dawkach, szczególnie neutronowych. Modele do oceny częstości występowania nowotworów wywołanych promieniowaniem na podstawie rozkładów dawki (3D) 3. PODZIAŁ RADIOTERAPII ZE WZGLĘDU NA PROMIENIOWANIE I ENERGIĘ PODZIAŁ RADIOTERAPII ZE WZGLĘDU NA RODZAJ PROMIENIOWANIA: Promieniowanie pośrednio jonizujące, elektromagnetyczne: X i gamma, Promieniowanie cząstkowe: o Bezpośrednio jonizujące: ▪ Elektron, proton, cząstka alfa, ciężkie jony (tlenu, węglą) o Pośrednio jonizujące: ▪ Neutron PODZIAŁ RADIOTERAPII ZE WZGLĘDU NA RODZAJ UŻYWANEJ ENERGII: Radioterapia konwencjonalna (60 – 400 keV) o Promieniowanie generowane przez aparaty rentgenowskie, Radioterapia megawoltowa (1,25 – 25 MeV): o Promieniowanie gamma, generowane przez Co-60 ▪ Linie o energii 1,17 i 1,33 Mev, o Promieniowanie X o wysokiej energii generowane w przyspieszaczu liniowym (4-25 MeV) Elektrony (6-22 MeV) Wiązki hadronowe: o Neutrony, protony 60-230 MeV, ciężkie jony np. C, O o energii rzędu GeV PORÓWNANIE MEGAWOLTOWE W PORÓWNANIU Z KONWECJONALNYM MA WIELE ZALET: o Większą przenikliwość (pozwala napromieniać zmiany położone głęboko), o Mniejszą zdolność do pochłaniania przez tkankę kostną, co pozwala na napromienianie guzów położonych wewnątrz ścian kostnych, o Lepszą tolerancję leczenia (mniej działań niepożądanych) o Mniej nasilone popromienne odczyty skórne, o Mniej nasilone popromienne odczyty w sąsiedztwie napromienianej zmiany 4. JAKA CZĘŚĆ AKCELERATORA ODPOWIADA ZA KONWERSJĘ PROMIENIOWANIA TARCZA KONWERSJI (TARGET) Ze względu na kierunek emisji promieniowania hamowania w zakresie MeV stosowane są transmisyjne tarcze konwersji, W porównaniu z wiązkami diagnostycznymi (~100 keV) wydajność konwersji e –→X wiązek terapeutycznych jest wyższa, a tym samym straty energii na ciepło są mniejsze (łatwiejsze chłodzenie targetu). Dla danej energii elektronów widmo promieniowania hamowania zależy od liczby atomowej Z oraz grubości targetu. Target jest wykonany z wolframu i miedzi lub wyłącznie z miedzi, a jego grubość można wyrazić jako ułamek średniej drogi swobodnej r0 elektronu padającego na dany materiał targetu dla najwyższej energii nominalnej wytwarzanej w danym akceleratorze, Typowymi kombinacjami grubości targetu występującymi w akceleratorach liniowych są: 0,7·r0 grubości wolframu i 0,3·r0 grubości miedzi, 0,2·r0 grubości wolframu w połączeniu z 0,7·r0 grubości miedzi czy też 0,7·r0 grubości miedzi. BUDOWA TARCZY: TARCZA „CIENKA” TARCZA „GRUBA” d = ~0,02 praktycznego zasięgu elektronów d = ~1,1 praktycznego zasięgu elektronów Wyższa średnia energia wiązki fotonowej (fotony Niższa średnia energia wiązki fotonowej (wielokrotne generowane przez elektrony o maksymalnej energii) → oddziaływania elektronów w wielu warstwach tarczy) → większa przenikliwość promieniowania mniejsza przenikliwość promieniowania. Skażenie strumieniem elektronów Brak skażenia strumieniem elektronów. Mała wydajność konwersji (elektrony nie przekazują Wyższa wydajność konwersji (elektrony przekazują całej energii) całą swoją energię) 5. KRZYWA PRZEŻYWALNOŚCI MODEL PRZEŻYWALNOŚCI KOMÓREK:  Jednotarczowy (komórka ma jedną tarczę, do jej zabicia wystarczy jedno trafienie w tarczę) Wielotarczowy (komórka ma wiele tarcz n do jej zabicia konieczne jest trafienie w każdą z tarcz Dwuskładnikowy (śmierć komórki może być wynikiem letalnego uszkodzenia jednej tarczy lub akumulacji subtelnych uszkodzeń wielu tarcz) Liniowo-kwadratowy (założenie udziału dwóch rodzajów śmierci komórkowej: o pierwszy zachodzi na skutek pojedynczego letalnego trafienia w tarczę – jest liniowo zależny od dawki i opisuje go parametr ; o drugi wynika z wielu trafień w jedną tarcze – jest proporcjonalny do kwadratu dawki i opisuje go parametr  MODEL LINIOWO-KWADRATOWY Modele matematyczne zostały opracowane na podstawie danych eksperymentalnych. Obecnie najczęściej używanym modelem jest model liniowo-kwadratowy. Zależność przeżycia komórek od dawki przy pojedynczym napromienieniu wyraża się w nim następująco: 2 𝑆(𝐷) = 𝑒 −𝛼𝐷−𝛽𝐷 o α – stała opisująca początkowe nachylenie krzywej o β – stała charakteryzująca składnik kwadratowy 𝛼 o – określa (w Gy) równy stosunek części liniowej i kwadratowej krzywej 𝛽 𝛼 ▪ Duża wartość – dominuje składnik liniowy – niska zdolnośc regeneracyjna – małe 𝐷𝑄 𝛽 𝛼 ▪ Mała wartość – dominuje składnik kwadratowy – wysoka zdolność regeneracyjna – duże 𝛽 𝐷𝑄 PRZEŻYWALNOŚĆ KOMÓREK: o Pojedyncze napromienianie: 2) 𝑁 = 𝑁0 𝑒 −(𝛼𝐷+𝛽𝐷 o n frakcji o dawce d: 2) 𝑁 = 𝑁0 𝑒 −𝑛(𝛼𝑑+𝛽𝑑 ▪ 𝑁 – liczba komórek przeżywających ▪ 𝑁0 - początkowa liczba komórek ▪ 𝐷 – dawka całkowita ▪ 𝑑 – dawka frakcyjna ▪ 𝑛 – liczba frakcji  𝛼 TYPOWE WARTOŚCI 𝛽 𝜶 𝜶 Duża wartość stosunku Małe wartość stosunku 𝜷 𝜷 𝛼 𝛼 = 𝑜𝑘. 10 𝑑𝑜 20 𝐺𝑦 = 𝑘𝑖𝑙𝑘𝑎 𝐺𝑦 𝛽 𝛽 Wcześnie lub ostro reagujące tkanki Późno reagujące tkanki, Większość guzów nowotworowych Nowotwory prostaty: Szpik kostny Rdzeń kręgowy Śluzówka jelita cienkiego Nerka Śluzówka jelita grubego Płuco Nabłonek skóry Wątroba Skóra Pęcherz Kości  FRAKCJONOWANIE DAWKI o Umożliwia ochronę późno reagujących prawidłowych komórek – im mniejsza dawka we frakcji tym lepiej chronione są komórki o małym / o Wydłuża terapię o Na ogół przy dawkach wyższych od 2 Gy na frakcję liczba uszkodzeń komórek prawidłowych (na jednostkę dawki) zwiększa się. o Przyjmuje się, że dawka na frakcję powinna być w zakresie 1,5-2 Gy (są wyjątki np. rak prostaty). o Klasycznie w radioterapii stosuje się frakcjonowanie z dawką 2 Gy/frakcję. MODEL RCR Model liniowo kwadratowy nie odwzorowuje prawidłowo przeżywalności komórek przy małych i dużych dawkach. Przy dawkach < 0,5 Gy przeżywalność (na jednostkę dawki) jest niższa (nadwrażliwość komórek w stosunku do modelu). Przy dużych dawkach model powinien dawać wykładniczą zależność od dawki (bez członu kwadratowego). Lepszą zgodność daje tzw. model RCR, w którym wprowadza się pojęcia uszkodzeń naprawialnych i warunkowo naprawialnych (tzn. takich, które mogą zostać naprawione, pod warunkiem że zostaną prawidłowo naprawione uszkodzenia pierwszego typu. Model (na razie) jest poza zakresem wykładu. W zakresie dawek terapeutycznych model liniowo kwadratowy daje dobre wyniki. ZESTAW 3 1. CO TO JEST D2% D2% - dawka prawie maksymalna; największa dawka dostarczona do nie więcej niż 2% objętości D98% - dawka prawie minimalna; najmniejsza dawka dostarczona do co najmniej 98% objętości D100% - potocznie nazywa się dawką minimalną; dawka pochłonięta w jednym lub kilku wokselach. Jej wartość nie jest dokładna znana, ponieważ woksele te znajdują się na ogół na brzegu PTV w obszarze dużego gradientu dawki, wskutek czego dawki te są niezwykle wrażliwe na dokładność obliczeń i na dokładność konturowania CTV. Nie zaleca się raportowania tej wartości – zamiast niej zalecane jest podawanie D98% oraz D2% HISTOGRAM DAWKA-OBJĘTOŚĆ DVH Skumulowany histogram zwykle wyrażany jako objętość bezwzględna lub objętość w stosunku do całkowitej objętości struktury, otrzymująca co najmniej daną dawkę pochłoniętą D 2. PLANOWANIE LECZENIA ODWROTNE A WPROST 1) Planowanie leczenia wprost (forward planning) Użytkownik określa parametry wiązek (ich liczba, energia, wagi, orientacja w przestrzeni, kształt pola, modyfikatory) TPS (System planowania leczenia) oblicza rozkład dawki Jeżeli wynik niesatysfakcjonujący, użytkownik modyfikuje parametry wiązek 2) Planowanie odwrotne (inverse planning) Użytkownik określa kryteria opisujące pożądany rozkład dawki 3D (dose constraints) TPS wyznacza metodą iteracyjną profil fluencji wiązek Jeżeli wynik niesatysfakcjonujący, użytkownik modyfikuje kryteria (dose constraints) + Planowanie odwrotne jest stosunkowo złożoną, dość czasochłonną i drogą techniką planowania, opartą na komputerowych systemach planowania leczenia (TPS) i dużej bazie danych fizycznych + Rozpoczyna się od zaplanowania dawki w napromienianym narządzie oraz dawek tolerowanych w otaczających narządach  + System komputerowy wylicza następnie plan leczenia, który umożliwia spełnienie tych warunków 3. GDZIE POWSTAJĄ FOTOELEKTRON Y W AKCELERATORZE? Na targecie. Target – wykonany z wolframu lub miedzi, dla danej energii elektronów widmo promieniowania hamowania zależy od liczby atomowej Z oraz grubości targetu. o Tarcza cienka ▪ wyższa średnia energia wiązki fotonowej -> wyższa przenikliwość promieniowania ▪ skażenie strumieniem elektronów ▪ mała wydajność konwersji (elektrony nie przekazują całej energii) o Tarcza gruba ▪ Niższa średnia energia wiązki fotonowej -> mniejsza przenikliwość promieniowania ▪ Brak skażenia strumieniem elektronów ▪ Wyższa wydajność konwersji (elektrony przekazują całą swoją energię) 4. ZADANIA KOMORY MONITORUJĄCEJ W AKCELERATORZE Transmisyjne komory jonizacyjne są detektorami promieniowania dla akceleratorów liniowych. Komora taka składa się z dwóch szczelnie izolowanych komór zasilanych osobno napięciem stałym oraz dwóch wskaźników w celu podniesienia poziomu bezpieczeństwa. Komory jonizacyjne zapewniają monitorowanie dawki, mocy dawki oraz symetrii i płaskości profili wiązki dzięki budowie sektorowej. Wymagania odnośnie komór jonizacyjnych: cienkie („niewidzialne”) dla promieniowania, bez dodatkowej produkcji promieniowania X, niskoenergetycznych elektronów, poszerzania widma wiązki elektronów, szczelne lub z poprawką na ciśnienie i temperaturę (liczy się masa gazu pomiędzy okładkami komory). 5. EFEKT NARASTANIA I JEGO WYKORZYSTANIE Efekt narostu dawki (build-up) – promieniowanie X W wyniku wykładniczej generacji elektronów wtórnych w kolejnych warstwach materiału, dawka osiąga wartość maksymalną na głębokości równej zasięgowi elektronów Dla większych głębokości dawka maleje wykładniczo, zgodnie z zależnością pochłaniania fotonów pierwotnych przez ośrodek  Na wzrost PDG w początkowym odcinku napromieniowanego ośrodka wpływa oddziaływanie fotonów w ośrodku. Energia tych elektronów zależy od energii fotonu oraz od efektu, w wyniku którego powstają elektrony Głębokość w ośrodku na której obserwujemy maksimum PDG wiąże się z zasięgiem (energią) elektronów ZESTAW 4 1. ZALEŻNOŚĆ PDG OD ENERGII Wyrażona w procentach wartość mocy dawki w osi wiązki na głębokości d dla pola S w stosunku do mocy dawki na głębokości, gdzie dawka osiąga maksymalną wartość. Procentowa dawka głęboka (PDG) to rozkład dawki wzdłuż osi centralnej, znormalizowany do wartości dawki w punkcie na osi centralnej, w którym dawka osiąga maksimum i wyrażony w procentach. PDG zależy od energii promieniowania, odległości od źródła i wielkości pola napromienienia. W zakresie odległości SSD i wielkości pól stosowanych w radioterapii różnice PDG mogą̨ wynosić do kilkunastu procent. 2. ELEMENTY TORU FORMOWANIA WIĄZKI W AKCELERATORZE  Folie rozpraszające – zasad podwójnego rozpraszania o Wiązka elektronowa jest poszerzana przez wielokrotne rozproszenie w pierwszej folii rozpraszającej S1 w ten sposób, że druga formująca folia S2 z filtrem C może selektywnie formować różne części przekroju wiązki. o Folia pierwotna z materiału o dużym Z. Zadaniem folii jest rozproszenie elektronów o określony kąt (średnio). Grubość ograniczona przez stratę energii elektronów oraz promieniowanie hamowania. o Materiały o małym Z słabo rozpraszają, więc potrzebna byłaby duża grubość, co daje duże straty energii elektronów. o Folia wtórna – materiał o małym Z, profilowana grubość Kolimator B – umiejscowiony przed lub za okienkiem akceleratora. Zapobiega przesunięciu wiązki poza oś główną F – kolimator określający wielkość pola napromienienia Target – wykonany z wolframu lub miedzi, dla danej energii elektronów widmo promieniowania hamowania zależy od liczby atomowej Z oraz grubości targetu. o Tarcza cienka ▪ wyższa średnia energia wiązki fotonowej -> wyższa przenikliwość promieniowania ▪ skażenie strumieniem elektronów ▪ mała wydajność konwersji (elektrony nie przekazują całej energii) o Tarcza gruba ▪ Niższa średnia energia wiązki fotonowej -> mniejsza przenikliwość promieniowania ▪ Brak skażenia strumieniem elektronów ▪ Wyższa wydajność konwersji (elektrony przekazują całą swoją energię) Filtr spłaszczający/wyrównujący o w kształcie stożka, najczęściej połączenie aluminium+wolfram  o osłabia promieniowanie w centralnej części wiązki, redukując jej intensywność do poziomu z brzegów pola o w pierwszym przybliżeniu kształt filtra podyktowany jest grubością materiału niezbędną do osłabienia promieni X wiązki niewyrównanej o jest to jednak poważne uproszczenie, ponieważ powstające w filtrze promieniowanie rozproszone będzie miało wpływ na ostateczny rozkład dawki o „Stożek” wyrównujący jest również filtrem w bardziej tradycyjnym sensie: ze względu na zróżnicowaną absorpcję promieniowania modyfikuje widmo energii. o Współczynnik osłabienia jest większy dla niskich energii (większa filtracja składowych niskoenergetycznych) → „utwardzenie” wiązki. o W przypadku materiałów o wysokiej liczbie atomowej Z (Pb, W) filtracja rośnie wraz z energią fotonów (>3 MeV) → „zmiękczenie” wiązki. o Zwiększenie współczynnika osłabienia w zakresie >3 MeV wynika ze wzrostu udziału zjawiska tworzenia par dla materiałów o wysokim Z. o PODSUMOWANIE FILTR: ▪ Filtr wyrównujący zapewnia jednorodny rozkład dawki na jednej wybranej głębokości (zazwyczaj 10 cm). ▪ Filtr optymalizowany jest jednocześnie dla wszystkich pól napromieniania. ▪ Zmiana widma energetycznego wpływa na jednorodność wiązki → dla każdej energii dobierany jest inny filtr. Kolimator wstępny o umiejscowiony w pobliżu tarczy konwersji o o otworze stożkowym o definiuje największe dostępne (okrągłe) pole napromieniania o minimalizuje promieniowanie oboczne (materiał o wysokiej liczbie atomowej Z) Transmisyjne komory jonizacyjne o są detektorami promieniowania dla akceleratorów liniowych o Komora taka składa się z dwóch szczelnie izolowanych komór zasilanych osobno napięciem stałym oraz dwóch wskaźników w celu podniesienia poziomu bezpieczeństwa. o Komory jonizacyjne zapewniają monitorowanie dawki, mocy dawki oraz symetrii i płaskości profili wiązki dzięki budowie sektorowej. o Wymagania odnośnie komór jonizacyjnych: ▪ cienkie („niewidzialne”) dla promieniowania, ▪ bez dodatkowej produkcji promieniowania X, niskoenergetycznych elektronów, poszerzania widma wiązki elektronów, ▪ szczelne lub z poprawką na ciśnienie i temperaturę (liczy się masa gazu pomiędzy okładkami komory). Kolimator główny o Symetryczny lub asymetryczny (również ruch szczęki przez oś wiązki o Maksymalne pole napromieniania do 40x40cm o Im bliżej pacjenta, tym mniejsze półcienie o Ruch szczęk musi uwzględniać rozbieżność wiązki o Mechaniczna dokładność pozycjonowania Kolimatory asymetryczne o Każdy aparat terapeutyczny wyposażony jest w układ optyczny symulujący wiązkę promieniowania o Odległość od źródła do punktu na osi centralnej odczytuje się za pomocą układu optycznego nazywanego telemetrem Narzędzia do modyfikacji wiązki fotonowej:  o Bloki o Kliny o Kompensatory o Tace do osłon montuje się zwykle w specjalnie przymocowanych do głowicy prowadnicach o Osłony indywidualne IMRT – kolimator wielolistkowy o Przeznaczony do formowania dowolnych kształtów pola napromieniania o Jakość formowania pola zależy od grubości listków o Wyciek promieniowania pomiędzy listkami o Na ogół transmisja przez MLC jest większa niż przez standardowy kolimator o Dynamiczne – listki poruszają się podczas napromieniania 3. EFEKT FOTOELEKTRYCZNY Padający foton wybija elektron z głębokiej powłoki elektronowej. Zderzenie fotonu z elektronem związanym z atomem i przekazanie przez foton całej swojej energii elektronowi. Fotony „znikają̨” z wiązki natomiast atom, który zaabsorbował foton natychmiast emituje jeden elektron. Powstający pusty stan na powłoce K, L, M, zostaje z pewnym opóźnieniem zapełniony przez elektron z wyższych poziomów, czemu towarzyszy emisja energii poprzez promieniowanie charakterystyczne X lub elektrony Auger’a (elektrony wyrzucone z atomu). 4. IZOTOPY W BRACHYTERAPII Początkowo – źródła radowe Źródła fotonów Emitują promieniowanie gamma poprzez rozpad gamma , ewentualnie charakterystyczne promieniowanie X poprzez wychwyt elektronów i wewnętrzne przejścia między stanami energetycznymi Przykłady: kobalt Co-60, cez Cs-137, iryd Ir-192, jod I-125, pallad Pd-103 Źródła promieniowania β: Emitują̨ elektrony z rozpadu β Przykłady: stront Sr-90, itr Y-90 Metoda LDR – izotop cezu Cs-137 Metoda HDR – iryd Ir-192 Brachyterapia pulsacyjna (PDR) – iryd Ir-192 Implanty długotrwałe: Implanty permanentne- pacjent wypisywany do domu z implantem o Krótkożyciowe izotopy promieniotwórcze, najczęściej złoto (Au-198), jod (I-125) lub pallad (Pd- 103), w formie maleńkich ziaren lub tubek o długości 4-5 mm i średnicy poniżej 1 mm Implanty czasowe - Pacjent ma usuwane implanty przed wypisem o implanty ze szczelnie zapieczętowanym materiałem promieniotwórczym implantowanym bezpośrednio w chory organ o niskoenergetyczne izotopy gamma lub beta w celu ochrony pacjenta i otoczenia (jod I-125) TERAPIA JODOWA Jod-125 jest radionuklidem o krótkim czasie życia emitującym promieniowanie fotonowe o niskiej energii (30 keV) Stosuje się ją między innymi do: Jako podstawową metodę leczenia prostaty przy terapii ciągłej, Jako wspomaganie terapii wysokoenergetycznej (HDR) w terapii prostaty Terapii nowotworów oczu (np. siatkówczak) przy zastosowaniu ziaren jodu o aktywności rzędu 1 mCi. TERAPIA IZOTOPOWA *dodatkowa Terapia izotopowa to nie forma brachyterapii, a raczej specyficznej, celowanej chemioterapii, bo radiofarmaceutyk to lek na stałe wprowadzony do ciała pacjenta (dożylnie, doustnie lub dostawowo), a nie jedynie zamknięte źródło promieniotwórcze wewnątrz pacjenta, które można usunąć w każdej chwili.  Radiofaramceutyk – związek chemiczny składający się z dwóch zasadniczych elementów: znacznika, którym jest odpowiednio dobrany izotop promieniotwórczy oraz nośnika, którym jest związek chemiczny posiadający zdolność osadzania się w odpowiednich tkankach czy narządach, bądź też jest wychwytywany przez komórki np. zmienione chorobowo. Skutki leczenia radioizotopowego zależą m.in. od: o typu zmiany chorobowej o żywotności komórek chorobowo zmienionych o radiowrażliwości tkanek patologicznych o tempa proliferacji komórek patologicznych o dobrania odpowiedniego izotopu promieniotwórczego o pożądanych cechach fizycznych o specyficzności i stopnia gromadzenia radiofarmaceutyku w tkankach zmienionych oraz zdrowych (optymalnie natychmiastowe zgromadzenie całej podanej aktywności w tkankach zmienionych chorobowo, bez gromadzenia w tkankach zdrowych; realnie jak największe i najszybsze zgromadzenie w tkankach zmienionych na jak najdłużej, a minimalne w tkankach zdrowych wraz z szybkim wydalaniem) Diagnostyka z zastosowaniem radiofarmaceutyków opiera się na detekcji głównych linii energetycznych promieniowania gamma wybranych izotopów. Terapia izotopowa opiera się̨ na wykorzystaniu promieniowania bezpośrednio jonizującego, obecnie w praktyce przede wszystkim cząstek beta minus, czyli elektronów (np. 90Y, 177Lu, 131I). ́ dzisiejszy jedyny zarejestrowany emiter promieniowania alfa (podwójnie zjonizowanych jąder Na dzień helu 4He) do terapii izotopowej to 223Ra Wybór radioizotopu w celach terapeutycznych jest determinowany: o zapewnieniem odpowiedniej depozycji energii/promieniowania w całej masie tkanek zmienionych chorobowo, o możliwością jego połączenia z odpowiednim nośnikiem w formie radiofarmaceutyku i dalej selektywne gromadzenie się w guzie/tkance patologicznej Ponieważ̇ warunkiem skuteczności terapii radioizotopowej jest uzyskanie dostatecznie dużej dawki pochłoniętej w tkance zmienionej przy możliwie najmniejszej ekspozycji tkanek i narządów zdrowych. Przygotowanie pacjenta: informacja dla pacjenta (w tym o zachowaniu minimalizującym narażenie otoczenia na promieniowanie) w miarę możliwości stosowanie diety niskojodowej odpowiednie postepowanie z przyjmowanymi lekami (najczęściej odstawienie dotychczas przyjmowanych tyreostatyków) wykluczenie ewentualnej ciąży (wymagana próba ciążowa w przypadku kobiet) zaprzestanie karmienia piersią̨ (leczenie możliwe dopiero po zakończeniu laktacji, kobieta nie może ponownie zacząć karmić po zakończeniu aktualnego leczenia, jest możliwe karmienie piersią̨ kolejnego dziecka) Przeciwskazania: Bezwzględne (ciąża, karmienie piersią, rak tarczycy w okresie przedoperacyjnym o ile nowotwór jest operacyjny) Względne (niepoddające się leczeniu nietrzymanie moczu ze względu na duże ryzyko skażenia, niekontrolowana nadczynności tarczycy ze względu na możliwość wystąpienia przełomu tarczycowego, aktywna orbitopatia) Przyczyny niepowodzeń zastosowanego leczenia to m.in. nieprawidłowo dobrana aktywność terapeutyczna wynikająca np. z nieadekwatnej oceny wielkości tarczycy i/lub wychwytu 131I lub błędnej oceny wielkości tarczycy w USG, nieprzewidywalna zmienność efektywnego czasu półrozpadu radiofarmaceutyku w organizmie pacjenta, nieprzewidywalna osobnicza wrażliwość na promieniowanie jonizujące 5. PODZIAŁ RADIOTERAPII ZE WZGLĘDU NA FRAKCJONOWANIE DAWKI Konwencjonalne – napromienianie jedną dawką frakcyjną 1,8 – 2,5 Gy dziennie, 5 razy w tygodniu  Hiperfrakcjonowanie – napromienianie 2-3 razy dziennie dawką frakcyjną mniejszą niż 2 Gy bez zmiany całkowitego czasu leczenia Frakcjonowanie przyspieszone – skrócenie całkowitego czasu leczenia bez zmiany dawki frakcyjnej Hipofrakcjonowanie – napromienianie wysokimi dawkami frakcyjnymi Umożliwia ochronę późno reagujących prawidłowych komórek – im mniejsza dawka we frakcji tym lepiej chronione są komórki o małym 𝛼/𝛽 oraz wydłuża terapię. (wstawiam to poniżej, bo jest słowo użyte frakcjonowanie i na jednym wykładzie się pytał bardzo o to xd) Radiobiologia – rozpoznanie 4 podstawowych procesów biologicznych decydujących o odpowiedzi nowotworu i tkanek prawidłowych na frakcjonowaną radioterapie: REPERACJA (repair) – naprawa uszkodzeń popromiennych REDYSCYBUCJA cyklu komórkowego (redistribution) REOKSYGENACJA nowotworu (reoxygenation) REPOPULACJA (repopulation) RADIOWRAŻLIWOŚĆ wewnątrzkomórkowa (intrinsic radiosensitive) Od nasilenia i przebiegu tych procesów radiobiologicznych w trakcie frakcjonowania zależy prawdopodobieństwo miejscowego wyleczenia guza oraz nasilenie odczynów popromiennych w tkankach prawidłowych