Principios básicos de la radioterapia

El principio básico de la radioterapia es la destrucción de todas las células cancerígenas sin afectar en exceso las células normales, evitando superar la tolerancia de daño en los tejidos sanos.

Escala de tiempos en radiobiología

Fase Física

Interacción de la radiación con el tejido biológico mediante mecanismos de excitación e ionización.

Fase Química

Los enlaces químicos rotos por la radiación generan radicales libres altamente reactivos. Estos radicales libres tienden a restaurar el equilibrio electrónico en plazos de 1 ms tras la irradiación.

Fase Biológica

Reacciones enzimáticas que reparan las lesiones radioinducidas.

Efectos de la radiación

Efectos agudos

Se observan en las primeras semanas o meses.

Reparaciones tardías y carcinogénesis

Aparecen varios años después.

Tolerancia de un tejido

Límite superior de dosis que puede ser aceptada en relación con un determinado efecto.

Índice terapéutico

Respuesta tumoral para un determinado nivel de daño al tejido sano.

Curva de supervivencia

Representación gráfica de la fracción de células supervivientes en función de la dosis administrada.

Daño letal producido por la radiación

Muerte directa de la célula provocada por la radiación.

Fracción de supervivencia (s)

s = N(d) / N0, donde Nd es el número de células supervivientes tras la dosis d y N0 el número de células inicial.

Daño letal

Provoca la muerte directa de la célula.

Daño subletal

Puede ser reparado o bien producir la muerte de la célula por acumulación tras una dosis de radiación adicional.

Factores que influyen en el efecto de la radiación

• Tipo de radiación
• Ritmo de administración
• Ciclo reproductivo celular en el momento de la dosis
• Repoblación celular
• Distribución de oxígeno y nutrientes

Modelo lineal cuadrático (α/β)

Relación α/β alta: Daños letales considerables y/o pocos daños subletales.

Relación α/β baja: Pocos daños letales y/o una alta capacidad de reparación.

Tolerancia de un tejido a la radiación

Dosis que genera un índice de complicaciones aceptables para ese paciente en particular.

Efectos de la radiación sobre los tejidos normales

Efectos precoces

Tejidos de rápida renovación.

Efectos tardíos

Tejidos de lenta proliferación (pulmón, hígado, corazón, sistema nervioso central, piel que puede proliferar a fibrosis).

Organización de los tejidos

Organización en paralelo

Alta tolerancia a la radiación parcial. Las células supervivientes pueden migrar dentro del tejido y repoblarlo.

Organización en serie

La destrucción de una unidad estructural puede causar el fallo del funcionamiento del órgano entero.

Modelos Isoefectos

Comparan la efectividad de tratamientos con pautas de dosis diferentes. Eran modelos empíricos.

Factores que influyen en la dosis

• Factor de supervivencia
• Número de células
• Sensibilidad

Fraccionamiento en radioterapia

Fraccionamiento convencional

180-200 cGy/día en una única fracción, 5 días/semana, alcanzando dosis totales entre 50-70 Gy.

Hiperfraccionamiento

Dosis de 115-120 cGy, 5 días/semana. Cada fraccionamiento debe estar separado del anterior un mínimo de 6 horas.

Fraccionamiento acelerado

Dos fracciones diarias con dosis de 180-200 cGy para alcanzar la misma dosis en la mitad de tiempo. Aumenta el control tumoral, pero los efectos agudos y tardíos son mayores.

Hipofraccionamiento

Una fracción diaria aumentando la dosis por fracción y disminuyendo la dosis total. Se utiliza en cuidados paliativos y cáncer de mama (267 cGy/fracción, 15 días). La DBE es mayor y se consigue un mayor control tumoral.

Efecto del cociente α/β

Un cociente α/β grande indica que la muerte celular se produce principalmente por la vía α (muerte celular directa), sin intervención de los procesos de reparación celular. Esto produce un daño inmediato en el tejido (efecto agudo).

Un valor α/β pequeño indica que la muerte celular se produce por la vía β, que involucra multitud de procesos celulares (reparación del ADN, etc.). La célula tiene una gran capacidad reparadora, pero pueden producirse errores biológicos a largo plazo que terminan en daño con el tiempo (efectos tardíos).

Los tumores con un α/β alto presentan efectos agudos, mientras que los tumores con un α/β bajo presentan efectos tardíos. Para las reacciones tardías del tejido sano, el valor de α/β es pequeño, alrededor de 2 Gy.

Las 5 R de la radiación

Cuando se administra una dosis de radiación a un tejido, una serie de fenómenos modifican la eficacia de las dosis sucesivas:

• Reparación: El tejido inicia una rápida reparación de las lesiones subletales.
• Redistribución: Se produce una redistribución de las células dentro del ciclo celular al ser destruidas aquellas en fases más sensibles, quedando las más resistentes.
• Reclutamiento: Se desencadena un reclutamiento de las células que estaban quiescentes.
• Reoxigenación: Se produce una reoxigenación de las células tumorales al acercarse a los capilares nutricios, haciéndolas más radiosensibles.
• Repoblación: Se produce una repoblación del tejido irradiado por tejido sano.