Радиобиологические основы лучевой терапии

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Целью лучевой терапии - является уничтожение клеток, составляющих опухоль.

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Формируется после действия облучения последовательно на различных уровнях (атомарном,молекулярном,клеточном,органном).
Изменения на первых трех уровнях обратимы.
Радиобиологический эффект

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Ионизирующее излучение взаимодействует с молекулами воды, формируя пероксиды и свободные радикалы поэтому чем более активны метаболические процессы в клетке, тем более сильное повреждающее воздействие оказывает на неё радиация
Опухолевые клетки являются активно делящимися и быстро растущими.
Чем опухолевые клетки более активны, тем больше повреждающее действие излучения.

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
В основе первичных радиационно-химических изменений молекул лежат два механизма:
Прямое действие, когда молекула повреждается при непосредственном взаимодействии с облучением.
Непрямое действие, когда молекула получает энергию путем передачи от другой молекулы
Поражающее действие зависит от проникающей способности, количества поглощенной энергии и ее распределения.

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Отсутствие химической тропности, т.е. избирательного действия. ИИ может взаимодействовать с любыми атомами и молекулами.
Мгновенное поглощение энергии ИИ атомами и молекулами.
Обязательная деструкция атомов и молекул после поглощения энергии.
Одномоментность действия на разные структуры организма (клетки, ткани, органы), что обусловлено проникающей способностью ИИ.
Исключительным несоответствием между крайне низкой величиной поглощенной энергии и чрезвычайно выраженной реакцией биологических объектов на облучение.
Особенности биологического действия ионизирующего излучения

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Выделяют 5 P (R) лучевой терапии
Радиочувствительность (Radiosensitivity)
Репарация (Repair)
Репопуляция (Repopulation)
Распределение (Redistribution)
Реоксигенация (Reoxygenation)

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Радиочувствительные опухоли - они после облучения исчезают полностью без некроза окружающей соединительной ткани
Радиорезистентные опухоли – не резорбируются при дозах, разрушающих соединительную ткань
Радиочувствительность опухоли зависит от:
- ее гистологического строения
дифференцировки опухолевых клеток
количества пролиферирующих клеток
длительности митотического цикла
кровоснабжения
насыщения кислородом
характера роста
размеров опухоли
Исходная радиочувствительность опухоли

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Репарация
Быстрорепарирующие опухоли
Медленнорепарирующие опухоли
Репарация - исправление поврежденной ДНК
Скорость репарации разных тканей и разных опухолей не одинакова
Эффективность репарации уменьшается при фракционировании дозы (когда общая доза излучения разделена на несколько меньших доз в течение нескольких дней)

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Гибель клеток в результате ИИ
увеличение пролиферативного пула и сокращение клеточного цикла
восстановление первоначального объема опухоли
⇒
⇒
Репопуляризация
⇒
процесс ускоренного размножения оставшихся клеток

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Поскольку раковые клетки находятся в различных фазах клеточного цикла, использование фракционированных доз дает большую вероятность того, что данная клетка будет облучена в тот момент, когда она является наиболее уязвимой.
Наибольшая радиочувствительность клетки в фазе митоза, а также в предсинтетическом периоде (G1).
Распределение.

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Реоксигенация – это комплексный процесс, связанный с гибелью части опухолевой популяции и включающий такие факторы, как увеличение кровотока вследствие уменьшения давления ткани на вены и лимфатические протоки, повышение давления плазмы между капиллярами и возрастание плотности капиллярной сети.
Реоксигенация.

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Кислородный эффект - явление, при котором уменьшение содержания кислорода в среде сопровождается ослаблением лучевого поражения, а увеличение содержания кислорода до определенного предела усиливает эффект облучения.
Коэффициент кислородного усиления колеблется в диапазоне от 1 до 3.
Этот эффект объясняется взаимодействием кислорода с первичными продуктами радиолиза воды, что приводит к появлению супероксидного анион-радикала О2- и гидроперекисного радикала НО2-
Кислородный эффект.

Физические основы лучевой терапии.
Смирнова В.Д.
Т0 — Т1 — ранние стадии развития первичной опухоли, когда рост ее стромы и питающих сосудов идет параллельно. Все опухолевые клетки в этот период хорошо снабжаются кровью и по концентрации кислорода в них (по оксигенации) мало отличаются от нормальной ткани. Такую опухоль можно рассматривать как хорошо оксигенированную, и клеточная радиочувствительность ее близка к максимальной.
Тз — Т4 — поздние стадии развития первичной опухоли, когда нарушается пропорциональность между увеличивающейся массой опухолевой ткани и питающей ее стромой. Ослабление кровоснабжения опухоли ведет к снижению ее оксигенации. Появляются участки опухоли, в которых напряжение кислорода близко к нулю
Степень оксигенации.