RADIOBIOLOGIA APLICADA A RADIOTERAPIA

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RADIOBIOLOGIA APLICADA A 
RADIOTERAPIA
TR. MERY MOREIRA CRTR 03963T
Radiobiologia
Ciência que estuda os efeitos 
das radiações nos tecidos ou 
organismos vivos.
Importância para a Radioterapia
Desenvolver estratégias 
terapêuticas eficazes e seguras 
que destruam as células tumorais 
com o menor dano possível ao 
tecido sadio.
Questionamentos!!!!!!!
Qual a 
importância desse 
conhecimento 
para nossa 
prática diária?
Em quais situações 
devemos estar 
atentos a aplicar 
esse conhecimento? Como aumentar 
nosso 
conhecimento 
sobre a 
radiobiologia?
Entendendo a Radiobiologia no Tratamento 
da Radioterapia
A radiobiologia é considerada a 
farmacologia da radioterapia, ou seja 
a área da radioterapia que estuda 
todos os efeitos causados pela 
radiação ionizante no organismo. 
Entendendo a Radiobiologia no Tratamento 
da Radioterapia
Para a radiação ser considerada ionizante é 
necessário que a mesma possua uma 
energia mínima necessária para quebrar a 
molécula de água e formar radicais livres e 
estes pelo fato de serem altamente 
reagentes, interagem com o núcleo da 
célula levando à morte celular.
Ao interagir com o tecido, a radiação 
desencadeia uma série de processos físicos, 
químicos e biológicos que podem 
determinar diferentes tipos de efeitos 
dependendo da dose administrada, do 
fracionamento da dose, do tempo de 
tratamento e da área irradiada.
Considerando radiossensíveis às células que são 
danificadas com baixas doses de radiação, 
geralmente são grupos celulares com grande 
proporção de células em fase de duplicação. 
Como exemplo existem as células das mucosas, 
células dos linfomas, leucemias, células 
germinativas, entre outras.
Frequentemente o dano causado pela radiação é 
reparado pelas próprias células, que apresentam 
sistemas de reparo específicos, mediados por 
enzimas, para diferentes tipos de lesão. 
Entretanto, quando isso não ocorre, temos os 
seguintes malefícios:
MORTE CELULAR;
INCAPACIDADE DE REPRODUÇÃO
OUAINDA...
Modificação celular permanente, devido à 
alteração das sequências gênicas 
responsáveis pelo controle da multiplicação 
celular normal.
Essa transformação celular é a primeira de 
uma série de etapas que pode levar a 
formação de um CÂNCER.
Efeitos Biológicos 
Determinístico: 
Dose estabelecida 
Morte celular 
Efeitos agudos e tardios 
Ex. dano medular – 45Gy
Catarata – 200 a 500 cGy
Efeito Determinístico
“A imediata relação “causa e efeito”, entre 
a exposição de um organismo a uma alta 
dose de radiação ionizante e os sintomas 
atribuídos à perda das funções de um tecido 
biológico, caracterizam o que se chama de 
efeitos determinísticos”
Efeito Determinístico
Os efeitos determinísticos apresentam um limiar
de dose.
O efeito é clinicamente observável apenas
quando a dose da radiação é acima deste
limiar.
O limiar é diferente entre diferentes indivíduos
devido à diferença de sensibilidade entre os
mesmos.
A severidade do dano é proporcional à dose, a 
partir do limiar. Por exemplo, os efeitos na pele 
são:
Eritema*(de 3 a 5Gy);
Descamação úmida(20 Gy);
Necrose(50 Gy).
*Vermelhidão da pele.
Para efeitos determinísticos, as principais 
fontes de informação vêm de estudos sobre os 
efeitos colaterais da radioterapia, das bombas 
atômicas em Hiroshima e Nagasaki e de 
graves acidentes nucleares.
Efeitos Biológicos 
Estocástico:
Não existe limiar de dose 
1cGy poderá causar dano 
Mutagênese e Carcinogênese
Efeito Estocástico
Para baixas taxas de exposição os efeitos das
radiações são estocásticos e podem causar
efeitos somáticos e hereditários.
O dano ao DNA de uma única célula pode gerar
uma célula transformada que mantém
preservada a capacidade de reprodução.
Geralmente tumores originam-se de uma única
célula.
Um único evento pode ser suficiente, e por
causa disso, os efeitos estocásticos das
radiações ionizantes não apresentam limiar
de dose.
Qualquer dose de radiação, mesmo muito
pequena, pode resultar em efeito estocástico.
Quanto maior a dose, maior a probabilidade
de ocorrência.
São acumulativos.
Efeitos Biológicos da Radiação 
Ionizante
Os Efeitos podem ser classificados em função 
do nível de dano biológico.
Efeitos Somáticos
Efeitos Hereditários
Efeitos Somáticos
Afetam diretamente a pessoa irradiada;
Dependem da dose absorvida, da região e da
área do corpo irradiada;
Exemplo: A medula óssea é muito sensível às
radiações ionizantes.
Efeitos Hereditários
Afetam os descendentes da pessoa irradiada;
É acumulativo e não depende da dose de 
radiação absorvida;
Exemplo: Irradiação das células dos órgãos 
reprodutores.
Efeitos Biológicos da Radiação 
Ionizante
Os Efeitos podem ser classificados em função 
do tempo de manifestação
Efeitos Imediatos
Efeitos Tardios
Efeitos Imediatos
Ocorrem a partir de poucas horas ou algumas
semanas após a irradiação.
Exemplo: Radio dermite(inflamação cutânea
resultante da ação de radiação ionizante) e
queimaduras.
Efeitos Tardios
Ocorrem muito tempo após a irradiação.
Exemplo: Câncer.
Efeitos Teratogênicos
É o desenvolvimento de malformações congênitas
no concepto. O concepto está vulnerável a
teratógenos, pois certas substâncias e vírus podem
atravessar as membranas fetais/extra-embrionárias
e causar malformações. As anormalidades
resultantes de teratogenias podem causar um
aborto espontâneo do concepto ou persistir pela
vida do bebê, alterando ou não seu estilo de vida,
dependendo da gravidade da malformação.
Quando a célula é atingida pela 
radiação ionizante podem 
acontecer três coisas:
Morte Celular (Dano Letal) -
Efeito sofrido tanto pela 
célula normal quanto a 
tumoral, embora a tumoral, 
na maioria das vezes, seja a 
mais sensível.
Dano Subletal - Onde o efeito 
não foi suficiente para levar à 
morte da célula, existe a 
possibilidade de recuperação 
deste dano e também 
acontece tanto com as células 
normais quanto com as 
tumorais.
Nenhum Dano - A radiação 
passa pela célula sem 
produzir qualquer efeito.
A radioterapia normalmente é 
administrada de forma fracionada. Num 
tratamento convencional realizam-se em 
média de 25 a 30 aplicações, uma vez por 
dia, cinco vezes por semana. Este 
fracionamento não é realizado de maneira 
aleatória. Existem motivos para isso:
Ao fracionar o tratamento com doses 
diárias menores, as células normais 
que sofreram dano subletal
conseguem se recuperar entre uma 
fração e outra de tratamento. 
Esta capacidade de recuperação do dano é maior 
entre as células normais. Desta maneira, quando for 
realizada a segunda fração, a célula normal que 
sofreu o dano estará recuperada e o mesmo não 
acontecerá com a célula tumoral. Para esta, a 
segunda fração de radioterapia irá contribuir para 
o acúmulo de danos até levá-la a morte.
Para que o dano causado pelo radical 
livre ao DNA da célula se consolide, é 
muito importante a presença do 
oxigênio. Assim, os tumores bem 
oxigenados respondem melhor à 
radioterapia do que os pouco 
oxigenados. 
O tumor possui áreas bem oxigenadas, 
geralmente localizadas na periferia e áreas 
com baixo índice de oxigenação que são 
mais centrais. Quando o tumor recebe o 
efeito da radioterapia, as células periféricas 
morrem mais do que as centrais.
O intervalo entre uma fração e outra do 
tratamento permite que o oxigênio que era 
utilizado por esta célula que morreu seja 
desviado para as células com baixa 
concentração de oxigênio. Portanto, numa 
fração seguinte do tratamento teremos maior 
número de células oxigenadas, 
consequentemente mais sensíveis à radiação.
Existe um equilíbrio numérico entre as células 
nas diferentes fases do ciclo celular. Estas 
fases se diferem em relação à sensibilidade 
à radiação, ou seja, existem as mais 
sensíveis e as menos sensíveis. 
Com uma fração de radioterapia, as célulasda 
fase mais sensível morrem mais do que as das 
outras fases. Ocorre o desequilíbrio numérico 
que volta a se restabelecer entre uma fração e 
outra do tratamento. Na próxima fração haverá 
novamente número maior de células na fase 
mais sensível do ciclo celular.
À medida que as células do ciclo celular 
morrem mais, começa a ocorrer o 
recrutamento de células que se encontravam 
em repouso. Desta maneira, o fracionamento 
faz com que as células avancem das fases 
mais resistentes para as mais sensíveis do ciclo 
proporcionando um ganho terapêutico.
Fracionamento
Convencional – 1,8 a 2 Gy / fração – 2ª a 6ª feira 
Hiperfracionamento, Hipofracionamento, Dose 
única 
Dose total determinada pelo tumor e pelos 
tecidos normais 
Pacientes faltosos, suspensos por longos períodos, 
manutenções e quebras de máquinas, feriados 
extensos.
Erros de Cálculo e Aplicação
Em 2012- menina morre por receber dose
exagerada de radiação Dose padrão – entre 12Gy
a 18Gy – 8 a 10 frações.
Estima-se que a criança recebeu por dia a dose
prescrita para o tratamento inteiro – Cerca de 100Gy
ou 10.000 cGY.
Efeitos – alopecia, pele escurecida, lesões no couro
cabeludo e orelha de 3º grau, dificuldades na fala e
no andar, estado vegetativo, coma e morte.
Os efeitos biológicos do fracionamento os 5 "Rs” da 
radiobiologia
 Reparo
 Reoxigenação
 Redistribuição
 Repopulação
 Radiosensibilidade
Ocorrem de maneira simultânea e em última análise pode-
se afirmar que: o fracionamento contribui para o reparo 
das células normais que sofreram o dano subletal e para 
aumentar a sensibilidade do tumor à radiação.
Reparo
O reparo aumenta a sobrevivência celular 
depois do fracionamento da radiação, 
tanto para tecidos normais quanto 
tumorais.
Reparação do DNA DEPENDE do tipo de quebra 
que ele sofreu:
(Dano Reparável) (Dano Irreparável)
Redistribuição
A redistribuição pode aumentar a taxa 
de morte celular se estas estiverem em 
regiões do ciclo celular mais 
radiosensiveis.
Repopulação
A repopulação aumenta a sobrevivência 
de tecido celular normal e tumoral 
durante um curso do tempo de 
tratamento prolongado.
Reoxigenação
A reoxigenarão pode aumentar a taxa 
de morte celular em áreas previamente 
hipóxias do tumor, mas não afeta áreas 
de tecido normais oxigenadas.
Radiosensibilidade
A radiosensibilidade explica à importância das fases do 
ciclo celular e sua sensibilidade à radiação. As células 
são mais sensíveis no período de G2/M, pois não 
possuem tempo suficiente para reparar o DNA antes de 
dividir. Ainda, as células se tornam menos sensíveis em 
G1 e inicio de S, e ainda menos sensível no final de S.
Resposta dos Tecidos
Resposta rápida - Sistema hematopoiético, 
mucosas, pele, tecido linfóide, aparelho 
disgestório, ovário e certos tumores. 
Resposta lenta – tecido ósseo, conjuntivo, 
muscular e nervoso.
Radiocurabilidade
A possibilidade real de controlar um tumor 
com radioterapia, ou radiocurabilidade, 
depende de factores que vão desde a 
sensibilidade intrinseca do tumor e do seu 
volume , até ao estado geral do doente, que 
faz variar a capacidade de recuperação dos 
tecidos normais.
Radiocurabilidade
A extensão tumoral a tecidos como o osso ou 
a cartilagem determinam alterações na 
perfusão levando à hipóxia relativa, fator de 
resistência. A localização tumoral nas 
imediações de estruturas vitais com baixa 
tolerância às radiações impede a 
administração de doses tumoricidas.
Radiocurabilidade
A administração numa determinada zona do 
organismo de uma dose eficaz, minimizando 
a irradiação dos tecidos sãos é possível 
recorrendo ao uso simultâneo de várias portas 
de entrada do feixe de tratamento, usando 
diversos modificadores do feixe que permitem 
proteger certas zonas ou modificar a 
distribuição de dose em profundidade.
Limites de Dose
Órgão Dose por volume ou pontual máxima 
Reto 50 Gy (V 50): 50% 
60 Gy (V60): 35% 
65 Gy (V65): 25% 
70 Gy (V70): 20% 
75 Gy (V75): 15% 
Dmáx: 82 Gy
Bexiga 65 Gy(V65): 50 % 
70 Gy(V70): 35 % 
75 Gy (V75): 25% 
80 Gy(V80): 15% - (câncer de próstata) 
Dmáx: 65 Gy (câncer de bexiga)
Bulbo Peniano 50 Gy(V50): 90% 
70 Gy (V70): 60 – 70 % 
Dose media: 35 Gy
Pelve
Limites de Dose
Órgão Dose por volume ou pontual máxima
Nervos ópticos Dmáx. < 55 Gy
Aparelho auditivo Dose média ≤ 45 Gy
Retina Dmáx. 54 Gy
Cristalino Dmáx. 10 Gy
Cérebro Dmáx. 60 – 72 Gy
Quiasma óptico Dmáx. 55 Gy
Hipófise Dmáx. 55 Gy
Tronco cerebral Dmáx. 54 Gy
Medula Espinhal (C1- C2) Dmáx. 50 Gy
Medula Espinhal (C3 e abaixo) Dmáx. 45 Gy
Crânio
Limites de Dose
Órgão Dose por volume ou pontual máxima
Pulmões sem PTV 20 Gy (V20) : 30 % 
5 Gy (V5): 42 a 52%
Dose média 13 a 18 Gy
Esôfago 35 Gy(V35): 50 % 
50 Gy(V50): 40 % 
70 Gy (V70):
Dose media: 34 Gy
Coração 30 Gy(V30): 46 % - LH; mediastino 25Gy (V25): 
10% - mama 
Dose média: 26 Gy
Medula Espinhal Dmáx. 50 Gy
Tórax