1_Basics of Radiobiology - What a neurosurgeon needs to know

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Noções Básicas de Radiobiologia: O Que um Neurocirurgião 
Precisa Saber? 
Basics of Radiobiology: What Does a Neurosurgeon Needs to Know?
Hugo Veroneze Toledo1
Maria Alice Ferragut 2
Daniel Benzecry de Almeida 3
1 Medical Physicist, Division of Gamma Knife, Department of Neurosurgery, Neurological Institute of Curitiba (INC), Curitiba – Brazil
2 Radiation Oncologist, Division of Gamma Knife, Department of Neurosurgery, Neurological Institute of Curitiba (INC), Curitiba – Brazil
3 Neurosurgeon, PhD, Division of Functional and Pain Neurosurgery, Division of Gamma Knife, Neurological Institute of Curitiba (INC), Curitiba – Brazil
RESUMO 
Introdução: Cerca de dois terços dos pacientes com neoplasias necessitarão de algum tipo de tratamento radioterápico nos 
dias atuais. Por isso mesmo, a interdisciplinaridade do tratamento oncológico é cada vez mais necessária, sendo que, os 
conhecimentos básicos da ação da radiação devem ser conhecidos pelas diversas especialidades, incluindo a neurocirurgia. 
Objetivo: Apresentar uma revisão de conceitos básicos de Radiobiologia, com o intuito de despertar o interesse pelo conhecimento 
multidisciplinar, tentando estimular aos profissionais de saúde a procurarem por estudos mais aprofundados no assunto. Método: 
Os autores descrevem como ocorrem os efeitos biológicos causados pela radiação ionizante. Os dados acumulados são baseados 
na literatura, artigos e livros-texto. Para melhor abrangência, o trabalho expõe em especial alguns conceitos básicos da física 
sobre radiação ionizante, as interações desta com a matéria, e a sua interação e efeitos biológicos em seres vivos. Conclusão: o 
trabalho apresenta noções básicas sobre Radiobiologia, que é ciência que estuda os efeitos causados pela radiação em tecidos 
vivos. 
Palavras-chave: Radiobiologia; Radiocirurgia estereotática; Radioterapia
ABSTRACT
Introduction: About two thirds of patients who have cancer will undergo some type of treatment with ionizing radiation. 
Furthermore, the interdisciplinarity of cancer treatment is increasingly required. Therefore, some concepts about radiobiology 
is essential for most physicians, including neurosurgeons. Objective: to present some basic concepts of Radiobiology for these 
professionals in order to arouse interest and stimulate further studies on this subject. Method: the concepts of biological effects 
caused by ionizing radiation are presented in the article. The current knowledge are based mainly on literature, articles and 
textbooks. This paper also brings some basic concepts about physics, discussing ionizing radiation interactions with diverse 
matters, and how it can cause biological effects on tissues and living beings. Conclusion: Radiobiology is the science of the 
effects of ionizing radiation on living tissues, and some of its basic concepts are discussed.
Key words: Radiobiology; Stereotactic Radiosurgery; Radiotherapy; Radiation Oncology
Received Jun 19, 2015. Accepted Aug 10, 2015
Introdução
Biologia das radiações, ou simplesmente radiobiologia, é o 
termo empregado no estudo dos diversos efeitos das radiações 
ionizantes sobre células e tecidos vivos. 
Pode-se dizer que desde os primórdios da descoberta da 
radiação, verificou-se que esta poderia promover mudanças no 
meio celular humano e em animais, que tanto poderia ser usada 
com uma finalidade terapêutica como uma fonte potencial 
geradora de danos.
O desenvolvimento de novas técnicas para o estudo 
dessas modificações permitiu um maior conhecimento dos 
mecanismos fisiopatológicos e abriu terreno para a otimização 
de estratégias de tratamento, em especial nos diversos tipos de 
neoplasias.
De fato, as diversas formas de radioterapia têm sua maior 
aplicação em pacientes oncológicos. E, como a prevalência de 
casos de câncer na população vem aumentando a cada ano, 
o conhecimento de mecanismos básicos de radiobiologia 
deve ser conhecido por todos os profissionais que de alguma 
forma lidam com esses pacientes. Em um documento recente, 
“World Cancer Report”, publicado a partir de um levantamento 
epidemiológico global, nota-se que vem aumentando a taxa de 
pacientes com tumores malignos - excluindo-se os tumores de 
pele não-melanomas. Em 2010, a prevalência mundial foi de 
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12 milhões de habitantes acometidos e um total de 8 milhões 
de mortes. A previsão é que este número atinja um patamar de 
17 milhões de pessoas afetadas no ano de 2020.
A crescente taxa de casos diagnosticados deve-se a uma soma de 
diversos fatores, dentre os quais: a) um aumento na expectativa 
de vida da população; b) melhora nos métodos diagnósticos 
e; c) melhor controle do crescimento celular anormal, com o 
aperfeiçoamento de técnicas de quimioterapia e radioterapia.
Cerca de dois terços de todos os pacientes oncológicos irá 
receber algum tipo de radioterapia com finalidade curativa 
durante sua doença, sendo que apenas três desses tipos 
(tumores de mama, próstata e pulmão) correspondem à metade 
destes casos. Concomitantemente, o número de médicos 
radioterapeutas tem aumentado em países como os Estados 
Unidos12. 
Ao analisarmos apenas as modalidades de radiocirurgia, o 
número preciso de tratamentos não é conhecido, apesar da 
suposição de que este valor esteja aumentando em escala global, 
incluindo as enfermidades do sistema nervoso central. Da 
mesma forma, a maior aceitação da utilização destes métodos 
em lesões benignas, tais como meningiomas, malformações 
arteriovenosas e Schwannomas vestibulares faz com que a taxa 
de sua utilização seja ainda maior.
Radiação Ionizante (RI)
Radiação é um termo que remete basicamente a alguma forma 
de propagação de energia pelo espaço. A radiação pode se 
apresentar em várias formas, como ondas eletromagnéticas 
(como luz, calor, raios-X e gama, raios ultravioleta, etc.) e 
partículas em movimento (como prótons, elétrons e nêutrons). 
Os diferentes tipos de radiação podem ser classificados de 
acordo com sua natureza, energia e modo de interação com o 
meio em que se propaga. Há tipos de radiação que conseguem 
entregar mais energia para a matéria do que outras (é o caso das 
partículas carregadas, prótons e elétrons, que perdem sua energia 
mais rapidamente à medida que penetram num meio qualquer, 
quando comparadas com as radiações eletromagnéticas 
(REM), por ex. raios-X e raios gama. Quando certo tipo de 
radiação se propaga num meio, dependendo da sua energia, 
pode quebrar ligações químicas das moléculas presentes nesse 
meio, ocasionando a formação de íons. Radiações com energia 
suficiente para formar íons recebem o nome de Radiações 
Ionizantes (RI). As radiações não-ionizantes apenas causam 
excitações nas moléculas ocasionando um leve aumento na 
temperatura local sem danos agudos maiores. Exemplos de 
radiações ionizantes são raios-X e raios gama e exemplos de 
radiações não-ionizantes são: luz, raios infravermelhos, som 
etc. 
A energia da radiação corpuscular (partículas mássicas com 
ou sem carga elétrica) está associada à sua posição (energia 
potencial) e a seu momento (energia cinética). Já as REM viajam 
sempre na velocidade da luz (3x108 m/s), independentemente 
de suas energias. O que diferencia a energia de um feixe para 
outro é a frequência com que oscilam os campos elétrico e 
magnético formadores desses raios. Quanto maior for essa 
frequência, maior a energia da partícula e vice-versa. 
Na prática clínica, os tipos de radiação mais comumente 
utilizados são raios-X, raios-gama, elétrons, prótons, nêutrons 
e partículas alfa. Em radiocirurgia especificamente, os tipos 
mais utilizados são os raios-X, gama e prótons. 
Breve Histórico
O raio-X foi descoberto em 1895 por Wilhelm Röentgen9 por 
meio de um tubo de raioscatódicos e, em questão de semanas 
já se usava esta nova tecnologia para fins diagnósticos, 
visualizando-se os ossos. 
Em 1896, Henri Becquerel descobre a radioatividade natural10, 
entendendo-a como emissão espontânea de algum tipo de 
radiação a partir de um material encontrado na natureza, em um 
estado energético instável. Dois anos mais tarde, Marie e Pierre 
Curie descobriram o elemento Rádio-2268, muito utilizado em 
radioterapia no século seguinte. A partir daí, se desenvolveram 
rapidamente duas áreas da medicina contemporânea: a 
radiologia e a radioterapia. Os avanços tecnológicos acabaram 
por influenciar o desenvolvimento de técnicas de imagem mais 
modernas, que permitissem a visualização de novas estruturas, 
como a tomografia computadorizada (TC), e a ressonância 
magnética nuclear (RMN). Na área de radioterapia, os 
equipamentos utilizavam isótopos radioativos, em busca de 
elementos com alta energia (para teleterapia) e alta atividade 
por unidade de massa, visando construir fontes cada vez 
menores e mais potentes, o que traria benefícios na precisão 
do tratamento. O elemento muito utilizado mundialmente foi 
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o Cobalto-60. Ultimamente, porém, vem perdendo espaço para 
os aceleradores lineares de baixa energia, por apresentarem 
vantagens como menores riscos de acidentes radiológicos e 
maiores possibilidades terapêuticas, principalmente em lesões 
mais profundas. 
A Radiocirurgia Estereotática iniciou-se na década de 1960 
quando o neurocirurgião sueco Dr. Lars Leksell adaptou 
um arco estereotático2,14, até então utilizado em cirurgias 
neurológicas funcionais, para criar um equipamento de 
radiocirurgia, o qual denominou Gamma Knife. Sua concepção 
era muito simples: organizar diversas fontes radioativas numa 
hemiesfera, de maneira que todos os feixes de radiação fossem 
direcionados a um único ponto no espaço. Desta forma, este 
ponto receberia a somatória de dose de todos os feixes a ele 
direcionados, enquanto que as estruturas adjacentes receberiam 
uma quantidade significativamente menor de radiação, não 
havendo danos importantes no tecido. Inicialmente, Dr. Lars 
Leksell dedicou o Gamma Knife ao tratamento de doenças 
neurológicas funcionais, mas com o passar do tempo e evolução 
dos conceitos em radioterapia, foram descobertas outras 
aplicações, tais como metástases cerebrais, meningiomas, 
malformações arteriovenosas (MAV), neurinomas do acústico, 
entre outras.
Interação da radiação ionizante com a matéria
Se tivermos um meio que está sendo bombardeado com um 
determinado feixe de radiação, há alguns tipos de interações 
possíveis de acontecer. Por exemplo, há uma probabilidade 
de que os raios desse feixe atravessem o meio sem interagir 
com nenhuma molécula, bem como a probabilidade de haver 
uma interação e o raio se desviar do caminho original (feixe 
espalhado) ou ser completamente absorvido11. 
Existem diversos tipos de interações da RI com a matéria. Suas 
probabilidades de ocorrência dependem de alguns fatores, tais 
como o tipo de radiação, energia do feixe, número atômico (Z) 
do meio irradiado, densidade eletrônica desse meio, etc. 
Os tipos de interação mais expressivos em radioterapia são: 
a) o Efeito Fotoelétrico; b) o Efeito Compton; e c) Produção 
de Pares. Esses efeitos, cada um à sua maneira, levam à 
formação de íons no meio, o que pode representar a quebra de 
uma molécula importante para a célula e, posteriormente, se 
manifestar como um efeito biológico. 
Efeito Fotoelétrico (EF)
O EF (Figura 1A) acontece quando um fóton de raios-X ou 
gama penetra num meio e interage com um átomo desse meio. O 
resultado dessa interação é a completa absorção desse fóton pelo 
átomo e a emissão de um elétron, que é chamado de fotoelétron. 
O elétron ejetado vai percorrer um caminho provocando 
ionizações, ou seja, quebras de ligações moleculares, no meio. 
Essas quebras podem acontecer em estruturas nobres de uma 
célula, por exemplo, o DNA, ocasionando um efeito biológico. 
A probabilidade de ocorrência do EF está relacionada com o 
número atômico do meio e com a energia do fóton incidente 
(sendo esta dependência inversamente proporcional). O EF 
tem maior probabilidade de ocorrência para energias baixas, 
muito utilizadas para fins diagnósticos11.
Efeito Compton (EC)
O EC (Figura 1B) acontece de forma semelhante ao EF, mas 
nesse caso a energia do fóton incidente não é totalmente 
absorvida pelo átomo. Ainda assim, ocorre a emissão de um 
elétron. O fóton incidente quando perde energia pode ser 
espalhado para outras direções. O EC tem maior probabilidade 
de ocorrência para energias médias em radioterapia, cerca de 
1 MeV, como por exemplo o feixe de Cobalto-60, que é de 
1,25 MeV. Para esta energia, predominantemente ocorre o EC 
e muito pouco dos outros11.
Produção de Pares (PP)
O efeito PP (Figura 1C) acontece em energias maiores, pois 
para sua ocorrência é necessário um limiar de energia de 1,022 
MeV. O fóton de alta energia ao interagir com o núcleo atômico 
do meio é totalmente absorvido e causa uma instabilidade no 
núcleo, que acaba por emitir esse excesso de energia na forma 
de um elétron e um pósitron, que nada mais é que um elétron 
positivo. Este efeito ocorre com maior probabilidade à medida 
que a energia do feixe incidente aumenta, que é o caso da 
radioterapia, que já apresenta feixes clínicos de 15, 18 MeV11.
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Ação Direta e Indireta da Radiação Ionizante
O objetivo principal da radioterapia é a morte de células 
tumorais e que os tecidos sadios no seu entorno do tumor não 
sofram danos causadores de efeitos biológicos indesejáveis. 
A morte celular em radioterapia é definida como a perda da 
integridade reprodutiva da célula. Para se conseguir maior 
eficiência na tentativa de causar a morte celular, o alvo principal 
é a molécula de DNA, que por tornar-se de grande tamanho 
em determinadas fases do ciclo celular facilita e aumenta a 
probabilidade de interação com a RI.
Os danos causados ao DNA pela radiação são causados por 
quebras na estrutura molecular. Essas quebras podem ser: a) 
em uma só fita; b) em ambas as fitas, mas em lugares distantes 
ou; c) em ambas as fitas e em lugares próximos. Cada um 
desses eventos terá uma probabilidade de ocorrência e grau 
de dano diferentes. Quebras simples, em apenas uma das fitas, 
serão mais facilmente reparáveis pela célula uma vez que 
ainda existe a outra cromátide, a qual pode ser usada como 
um template. As quebras duplas, ou seja, nas duas fitas do 
DNA, em regiões distantes têm probabilidade maior de que a 
célula fique inviável para sobrevivência, mas dependendo das 
condições do meio, esta célula ainda poderá se reproduzir e 
levar o dano adiante. Já as quebras duplas em regiões próximas 
apresentam maior probabilidade de ocorrência de aberrações 
que causarão a morte celular.
Uma vez ocorridas as quebras na molécula de DNA, as 
consequências podem ser o reparo completo desse dano, 
tornando a célula viável para reprodução; o reparo errôneo, 
que resulta em mutação (e nesse caso, se a célula conseguir se 
reproduzir, pode haver a formação de células funcionalmente 
anormais); ou, no último caso, não há reparo algum, com 
consequente morte celular.
Vale lembrar que o mecanismo de morte celular ocorre através 
de mecanismo de apoptose ou na próxima mitose, quando 
a célula é “eliminada” por não preservar sua capacidade 
reprodutiva. 
A radiação ionizante apresenta duas formas de interagir com 
o DNA. São os tipos de ação direta e indireta3. A primeira se 
dá quando o fótonincidente, ou um elétron liberado no meio 
por ionização, interage diretamente com os átomos do DNA 
provocando quebras simples ou duplas. Isto causará um efeito 
biológico caso este(s) dano(s) não for(em) reparado(s). A 
ação indireta perfaz cerca de dois terços das interações; dá-
se quando o fóton ou elétron livre gerado por processo de 
ionização com uma molécula do meio interage não diretamente 
com o DNA, mas com alguma outra molécula do meio, que 
quase sempre será uma molécula de água pela sua abundância 
no meio intracelular. Essa interação acarretará, por meio de 
algumas reações químicas (abaixo), na formação do radical 
livre (OH.), que é altamente reativo e tóxico. Esse radical 
causará dano à fita do DNA, que pode evoluir para um efeito 
biológico importante. 
 
H2O → H2O
+ + e- (ionização da molécula de água 
causada pela radiação)
H2O
+ + H2O → H3O
+ + OH. (formação do radical Hidroxila)
 
O Radical Hidroxila (OH.) apresenta uma difusão no tecido 
Figura 1. Representação de alguns dos efeitos possíveis de interação da RI com a 
matéria. Efeito Fotoelétrico (A), Efeito Compton (B) e Produção de Pares (C). Todos 
eles formam íons na matéria, seja por ejeção de um elétron ou pela formação de 
um par elétron-pósitron. Em todos os casos o átomo fica com carga elétrica +1.
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biológico de até o dobro do diâmetro das fitas do DNA, cerca de 
2 nm (dois nanômetros). Caso este radical tenha sido formado 
próximo o suficiente das fitas do DNA, a probabilidade de que 
ocorra uma interação com quebra da cadeia de uma das fitas é 
elevada. 
Curva de Sobrevida Celular
Em Radiobiologia muito se estuda sobre as curvas de 
sobrevida celular3. Essas curvas são obtidas a partir de dados 
coletados em experimentos in vitro com diferentes tipos de 
células. Basicamente, é feita uma cultura de células e depois 
essas culturas são irradiadas com diferentes doses. A partir 
do número de células que conseguem se reproduzir e formar 
novas colônias após a irradiação, pode se ter o valor de quantas 
células sobreviveram àquela quantidade de radiação à qual 
foram expostas. 
de células que sobrevivem, além de poder dar uma boa noção 
dos esquemas de fracionamento é o modelo Linear-Quadrático 
(LQ)15 (Figura 2).
No modelo LQ, a fração de sobrevida celular está representada 
pela soma de duas componentes que são proporcionais à dose 
(D). A primeira seria a componente linear, proporcional à D 
e a segunda a componente quadrática, proporcional à D2. O 
gráfico mostra a predominância de cada uma das componentes 
separadas em duas regiões da curva. Alfa (α) e Beta (β) são 
parâmetros de ajuste do gráfico para um determinado tecido 
biológico. É importante lembrar que cada tecido tem uma 
resposta à radiação ionizante e, consequentemente, cada tecido 
apresenta uma curva característica, portanto os parâmetros α e 
β serão também exclusivos de cada tecido. 
A razão α/β é definida como sendo a dose em que as mortes 
percentuais de cada componente (linear e quadrática) são 
iguais, ou seja, quando αD = βD2. Então, dependendo do valor 
dessa razão, pode-se prever como será a curva de sobrevida 
de determinado tecido. Se este valor for alto, por exemplo, 
quer dizer que a curva terá um “ombro” grande, caindo mais 
lentamente conforme a dose aumenta. E ao contrário, quanto 
menor for esse valor, mais rapidamente a curva cairá. 
Existe também uma relação dos valores de α/β com a resposta 
do tecido em aguda ou tardia. Quanto maior for essa razão, 
mais aguda é a resposta desse tecido e quanto menor, mais 
tardia. Ainda, a componente α está relacionada com as quebras 
duplas ocasionadas por uma mesma partícula, um mesmo 
evento, com maior probabilidade de que as duas quebras sejam 
em regiões próximas para as duas fitas e a chance de se ter 
danos letais é maior. A componente β está associada a quebras 
duplas devido a mais de um evento, ou seja, quebras nas 
duas fitas do DNA decorrentes de interações com 2 elétrons 
distintos. A probabilidade de que essas quebras estejam longe 
uma da outra é maior e, consequentemente, a chance de a 
célula conseguir se reparar corretamente também é maior. 
Afirma-se que a componente β está associada a danos subletais 
ou potencialmente letais, os quais são danos que podem ou não 
causar a morte das células. O primeiro causará a morte da célula 
se houverem mais danos subletais nesta célula, aumentando a 
probabilidade de ocorrer um reparo equivocado, enquanto que 
o segundo causará a morte celular se as condições do meio 
forem desfavoráveis para sua sobrevivência. Caso haja alguma 
modificação protetora no meio, que permita com que esta 
Figura 2. Curva de sobrevida celular, modelo Linear-Quadrático (LQ).
Até hoje, muitos modelos matemáticos foram criados com 
o intuito de descrever essas curvas para diferentes tipos de 
células. O objetivo final é poder predizer como um determinado 
tecido responderá quando exposto a certas doses de radiação, 
esquemas de fracionamentos, qualidades do feixe de radiação, 
etc. Assim, seria possível inclusive a realização de tratamentos 
cada vez mais individualizados, de acordo com a biologia do 
tumor do próprio paciente, verificando potencialmente qual 
esquema de dose e fracionamento seria mais eficaz.
O modelo mais aceito atualmente e que melhor descreve a 
relação entre os danos causados nas fitas do DNA com a fração 
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célula sobreviva, esta poderá permanecer viva. 
Pensando em tecidos tumorais, é interessante que a componente 
α seja grande, para que se tenha uma maior quantidade de 
células morrendo por efeitos agudos. Por outro lado, como 
em radioterapia muitas vezes não se irradia somente o 
tecido tumoral, mas também uma margem de tecido sadio na 
vizinhança, é interessante que para esse tecido a componente β 
prevaleça, aumentando a probabilidade de reparo. 
Os Quatro Rs da Radiobiologia
Quando um tecido é irradiado, em um tratamento clássico 
de radioterapia, por exemplo, o mecanismo de resposta dos 
tecidos foi amplamente estudado e observado, surgindo 
então quatro conceitos muito bem estabelecidos, passando a 
serem conhecidos como os 4 R’s da Radioterapia. São eles: 
o Reparo do dano celular, a Redistribuição no ciclo celular, a 
Repopulação e a Reoxigenação7. 
Reparo do dano celular: a célula começa a realizar o reparo dos 
danos causados pela radiação, basicamente os danos subletais 
são reparados. Os mecanismos de reparo para tecido normal 
irradiado são geralmente mais eficientes que os de tecidos 
tumorais. Isto gera uma vantagem quando se fraciona a dose 
com um certo intervalo entre estas frações, pois para a próxima 
fração, o tecido normal estará mais recuperado que o tumoral, 
terá “sofrido” menos5,6.
Redistribuição no ciclo celular: algumas fases do ciclo celular 
são mais sensíveis à radiação, fazendo que com a mesma dose 
se consiga matar mais células. Quando se irradia um tecido, as 
células que se encontram em uma fase do ciclo mais sensível 
irão morrer em maior número. Durante o intervalo entre frações 
as outras células irão continuar o seu ciclo e poderão estar na 
fase mais sensível quando houver a próxima fração. 
Repopulação: o tecido sadio, após ser irradiado, se repara dos 
danos subletais e começa a se proliferar novamente.
Reoxigenação: a sensibilidade de um tecido à radiação está 
ligada também à quantidade de oxigênio existente no meio 
intracelular. Células bastante oxigenadas são mais sensíveis 
do que células em hipóxia. O oxigênio reage com os radicaisformados nas cadeias do DNA quando há danos e não 
deixa a célula se reparar. É dito que ele “fixa” este dano. O 
fracionamento do tratamento também apresenta vantagens 
quanto à oxigenação das células tumorais, pois a difusão 
do oxigênio as vezes é pequena, quando comparada com o 
tamanho do tumor, fazendo com que as células mais internas 
não recebam oxigênio, o que as deixam menos sensíveis à RI. 
À medida que as células da periferia vão morrendo, por terem 
uma quantidade de oxigênio maior, as células mais internas 
começam a se reoxigenar e, consequentemente, ficam mais 
sensíveis17. 
Toda a teoria dos 4 R’s é de muita importância nos tratamentos 
radioterápicos fracionados, com esquemas que podem entregar 
maiores doses no tecido tumoral com toxicidade baixa nos 
tecidos circunvizinhos. Isso pode ser conseguido variando-se a 
quantidade de frações, o tempo total de tratamento, a dose total e 
a dose ministrada por fração. O conhecimento desses conceitos 
abriu precedentes para que a comunidade de radioterapeutas 
começasse a realizar tratamentos hiperfracionados, com mais 
de uma fração por dia, e tratamentos hipofracionados, no qual 
são feitas poucas frações com doses maiores4. Levando-se o 
hipofracionamento ao extremo, temos a radiocirurgia, que se 
caracteriza pela alta dose de radiação aplicada em uma única 
fração. 
A radiocirurgia estereotática (SRS) traz tecnologia suficiente 
para que as margens dos volumes alvo, com relação ao tecido 
tumoral, possam ser bastante diminuídas, senão eliminadas, 
em diversos casos. O equipamento da fabricante Elekta, 
o Leksell Gamma Knife® PERFEXIONTM, por exemplo, 
apresenta precisão no posicionamento de 0,3 mm, enquanto 
aparelhos utilizados para radioterapia fracionada convencional 
apresentam precisão de 1 mm no posicionamento, que é o 
limite sugerido pelos protocolos internacionais de controle 
de qualidade em equipamentos desse tipo1,16. Por este motivo 
as doses em radiocirurgia podem ser mais elevadas, de tal 
forma que alguns tumores que, em regimes fracionados, 
eram radiorresistentes passam a manifestar sensibilidade à 
radiação. Aqui cabe introduzir um quinto “R” aos conceitos, o 
da Radiorresistência. Para compreender melhor, na aplicação 
de radioterapia convencional, os volumes irradiados são 
geralmente grandes, englobando quantidades consideráveis de 
tecido sadio; portanto, não se pode ministrar doses muito altas 
de radiação, e alguns tipos de tecidos tumorais são resistentes 
à esta dose. Por outro lado, a Radiocirurgia permite um 
tratamento com algumas vantagens em certas circunstâncias. 
Além da precisão no delineamento da área a ser tratada, ou da 
não utilização de margens significativas do volume alvo em 
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relação à lesão (na maioria das vezes não há margem alguma), 
soma-se ao constante avanço na tecnologia dos Aceleradores 
Lineares e do Gamma Knife que permitem tratamentos cada 
vez mais conformados em volumes pequenos e com entregas 
de dose muito mais precisas e concentradas, comprometendo 
minimamente os tecidos sadios em volta. Sendo assim, os 
limites de dose são muito maiores e, para essas doses, esses 
tipos de tumores passam a não mais serem resistentes13. 
De maneira geral, a radiocirurgia realizada em uma única 
fração, não é dependente dos 4 R’s, pois não há a vantagem do 
fracionamento, que consegue preservar melhor o tecido sadio 
na vizinhança do alvo de tratamento. Entretanto, os volumes de 
tratamento em uma radiocirurgia se restringem ao tumor, sem 
adição de margens de tecido sadio ao seu redor. As doses de 
radiação são elevadas e os volumes de tratamento reduzidos, 
aumentando a responsabilidade da equipe multidisciplinar 
no sucesso do tratamento. Isto é, o sucesso do tratamento, 
ou o efeito biológico esperado estão diretamente ligados 
à capacidade do neurocirurgião em delinear exatamente o 
volume que deve ser tratado, do radioterapeuta em conduzir 
o tratamento com a dose ideal e ajustada a cada caso e a do 
físico médico em garantir que o tratamento seja realizado de 
acordo com as necessidades individuais de cada paciente, não 
comprometendo áreas importantes nas adjacências do alvo. 
Há, entretanto, algumas limitações da técnica radiocirúrgica, 
como por exemplo, o tamanho do volume alvo, que pode ser 
indicativo de tratamento fracionado, pois o volume excede os 
limites seguros para altas doses. O que se faz, então, é fracionar 
a dose total, inserindo uma margem de setup, que engloba 
tecido sadio, mas, que por ação dos 4R’s, não sofrerão muito e 
os resultados para o controle da doença podem ser equivalentes 
em muitos casos. 
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corresponding autHor
Hugo Veroneze Toledo
Medical Physicist
Division of Gamma Knife, Department of Neurosurgery
Neurological Institute of Curitiba (INC)
Curitiba - Brazil
199
Original
J Bras Neurocirurg 25 (3): 193 - 199, 2014Toledo HV, Ferragut MA, Almeida DB. - Basics of Radiobiology: What Does a Neurosurgeon Needs to Know?