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A radioterapia usa radiação ionizante (fótons X, elétrons, prótons ou íons pesados) para destruir células tumorais danificando o DNA. O mecanismo central são as quebras de fita dupla do DNA (DSBs): DSBs não reparados levam à morte celular na mitose seguinte. O modelo linear-quadrático (LQ) quantifica a sobrevivência celular: o termo linear ·d representa DSBs diretos (reparo impossível); o termo quadrático ·d² representa o DSB devido à interação de duas lesões subletais.

A relação / é o principal parâmetro tecidual do modelo LQ: os tecidos de resposta tardia (medula espinhal, pulmão, rim) têm / 3 Gy e são mais sensíveis a grandes doses por fração; tumores e tecidos de resposta rápida têm / 10 Gy. Essa diferença justifica o fracionamento convencional (1,82 Gy/fração): protege mais os tecidos normais tardios do que o tumor. A radioterapia hipofracionada (SBRT: 520 Gy/fração) explora o baixo / de certos tumores (próstata: / 1,5 Gy) para ser equivalente em 5 frações ao tratamento convencional de 39 frações.

O TCP (probabilidade de controle do tumor) é calculado com estatísticas de Poisson: se pelo menos uma célula clonogênica permanecer, o tumor pode recorrer. Para obter TCP = 0,95 com N = 10 células clonogênicas iniciais, é necessário SF 5×10¹, o que equivale a um BED de ~80100 Gy (/ = 10). O NTCP (complicação em tecidos normais) deve ser mantido < 5% (TD, m de cada órgão em risco).

O efeito do oxigênio (OER 2,53) explica por que os tumores hipóxicos (pO <5 mmHg) são radiorresistentes: O corrige lesões de DNA induzidas por radiação ('hipótese de fixação'). A hipóxia intratumoral pode exigir uma dose 2,53 vezes maior para o mesmo controle do tumor. As estratégias para superar a radiorresistência hipóxica incluem: radiossensibilizadores hipóxicos (nimorazol), hipofracionamento (supera parcialmente o reparo) e terapia com íons pesados (menos dependência de O).

A distribuição da dose no volume irradiado é calculada pela convolução do núcleo de deposição de energia K(r) com a fluência do feixe (r). Os modernos sistemas de planejamento (TPS) calculam o plano ótimo (IMRT, VMAT) que maximiza o TCP enquanto mantém o NTCP de cada órgão de risco abaixo do limite de tolerância. A tomografia de planejamento 4D-CT e os sistemas de verificação on-line permitem que alterações anatômicas sejam corrigidas em tempo real durante o tratamento.

>Modelo

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