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Bei der Strahlentherapie wird ionisierende Strahlung (X-Photonen, Elektronen, Protonen oder Schwerionen) verwendet, um Tumorzellen durch Schädigung der DNA zu zerstören. Der zentrale Mechanismus sind DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs): Nicht reparierte DSBs führen in der folgenden Mitose zum Zelltod. Das linear-quadratische (LQ) Modell quantifiziert das Zellüberleben: Der lineare Term ·d repräsentiert direkte DSBs (Reparatur unmöglich); Der quadratische Term ·d² repräsentiert den DSB aufgrund der Interaktion zweier subletaler Läsionen.

Das /-Verhältnis ist der Schlüsselgewebeparameter des LQ-Modells: Spät reagierende Gewebe (Rückenmark, Lunge, Niere) haben / 3 Gy und reagieren empfindlicher auf große Dosen pro Fraktion; Tumore und Gewebe mit schneller Reaktion haben / 10 Gy. Dieser Unterschied rechtfertigt die konventionelle Fraktionierung (1,82 Gy/Fraktion): Sie schützt spätes normales Gewebe mehr als den Tumor. Die hypofraktionierte Strahlentherapie (SBRT: 520 Gy/Fraktion) nutzt das niedrige / bestimmter Tumoren (Prostata: / 1,5 Gy) aus, um in 5 Fraktionen der konventionellen Behandlung von 39 Fraktionen gleichwertig zu sein.

Die TCP (Wahrscheinlichkeit der Tumorkontrolle) wird mit der Poisson-Statistik berechnet: Wenn auch nur eine klonogene Zelle übrig bleibt, kann der Tumor erneut auftreten. Um TCP = 0,95 mit N = 10 anfänglichen klonogenen Zellen zu erhalten, ist SF 5×10¹ erforderlich, was einem BED von ~80100 Gy (/ = 10) entspricht. Der NTCP (Komplikation in normalem Gewebe) muss unter 5 % gehalten werden (TD, m jedes gefährdeten Organs).

Der Sauerstoffeffekt (OER 2,53) erklärt, warum hypoxische Tumoren (pO < 5 mmHg) strahlenresistent sind: O repariert durch Strahlung verursachte DNA-Läsionen (Fixierungshypothese). Eine intratumorale Hypoxie erfordert möglicherweise eine 2,5- bis 3-fach höhere Dosis für die gleiche Tumorkontrolle. Zu den Strategien zur Überwindung der hypoxischen Strahlenresistenz gehören: hypoxische Radiosensibilisatoren (Nimorazol), Hypofraktionierung (überwindet die Reparatur teilweise) und Schwerionentherapie (geringere Abhängigkeit von O).

Die Dosisverteilung im bestrahlten Volumen wird durch Faltung des Energiedepositionskerns K(r) mit der Strahlfluenz (r) berechnet. Moderne Planungssysteme (TPS) berechnen den optimalen Plan (IMRT, VMAT), der den TCP maximiert und gleichzeitig den NTCP jedes Risikoorgans unter der Toleranzgrenze hält. 4D-CT-Planungstomographie und Online-Verifikationssysteme ermöglichen die Korrektur anatomischer Veränderungen in Echtzeit während der Behandlung.

>Modell

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Beschreibung

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