Фракционирование дозы

Понятие фракционирования дозы в радиотерапии

Фракционирование дозы — один из ключевых принципов лучевой терапии, определяющий способ подведения суммарной дозы и формирующий основу для планирования лечения злокачественных новообразований. Суть фракционирования заключается в разделении полной лечебной дозы на несколько меньших дозовых порций (фракций), которые вводятся в организм пациента с определённой периодичностью. Это позволяет максимально эффективно уничтожать опухолевые клетки, одновременно минимизируя повреждение здоровых тканей.

Биофизические обоснования фракционирования

Биологическое обоснование фракционирования основывается на различии в способности к восстановлению между нормальными и опухолевыми тканями. Концептуально фракционирование поддерживается так называемой «4R» радиобиологии:

Репарация (Repair) — способность клеток восстанавливать сублетальные повреждения ДНК между фракциями.
Рассинхронизация (Redistribution) — изменение фазы клеточного цикла, в которую попадает клетка при следующем облучении; клетки наиболее чувствительны в фазе митоза.
Репопуляция (Repopulation) — пролиферация клеток между сеансами, особенно значимая для нормальных тканей.
Реоксигенация (Reoxygenation) — насыщение опухолевых клеток кислородом между фракциями, что повышает их радиочувствительность.

Классическое фракционирование

Классическим считается режим, при котором разовая доза составляет 1,8–2,0 Гр, вводимая ежедневно (5 раз в неделю), с общей продолжительностью лечения от 4 до 7 недель. Общая доза колеблется в пределах 60–70 Гр для большинства злокачественных опухолей.

Этот режим обеспечивает оптимальный баланс между эффективностью и переносимостью, так как здоровые ткани успевают восстановиться между сеансами, а опухоль подвергается многократному радиационному воздействию.

Гипофракционирование

Гипофракционирование предполагает применение более высоких доз за фракцию (обычно >2,5 Гр) с меньшим числом сеансов. Это сокращает длительность курса лечения и может быть особенно эффективно при высокочувствительных опухолях или в паллиативной терапии.

Примеры:

Рак простаты: 5 фракций по 7–7,25 Гр
Метастазы в кости: 1 фракция 8 Гр или 5 фракций по 4 Гр

Преимущества:

Удобство для пациента
Снижение затрат
Быстрый терапевтический эффект

Недостатки:

Повышенный риск поздних радионекрозов и других осложнений
Требует высокой точности при планировании и подведении дозы

Гиперфракционирование

Гиперфракционирование — это режим, при котором доза за фракцию уменьшается (<1,8 Гр), а количество фракций увеличивается, иногда до 2–3 в сутки. При этом суммарная доза может быть даже выше, чем в классическом режиме.

Цель: усилить эффект облучения за счёт более частого воздействия, сохраняя щадящее отношение к здоровым тканям.

Применение:

Опухоли головы и шеи
Некоторые виды глиом

Преимущества:

Уменьшение поздних лучевых повреждений
Улучшенная локальная контроль опухоли

Недостатки:

Повышенная сложность логистики
Увеличенная нагрузка на пациента и персонал

Акцелерация (ускоренное фракционирование)

Акцелерация направлена на сокращение общей продолжительности курса облучения без увеличения суммарной дозы. Она достигается путём увеличения частоты фракционирования (например, дважды в день) или уменьшения интервалов между сеансами.

Обоснование: ограничение времени, доступного опухолевым клеткам для репопуляции.

Примеры применения:

Немелкоклеточный рак лёгкого
Рак головы и шеи

Биологически эквивалентная доза (BED) и концепция α/β

Для оценки и сравнения различных режимов фракционирования применяется биологически эквивалентная доза (BED), рассчитываемая по формуле:

$$ BED = nd \cdot \left(1 + \frac{d}{\alpha/\beta} \right) $$

где:

n — число фракций,
d — доза одной фракции,
α/β — параметр, характеризующий радиочувствительность ткани.

Значения α/β:

Для большинства опухолей: ~10 Гр
Для поздно реагирующих нормальных тканей (например, спинной мозг): ~3 Гр
Для опухолей с низкой пролиферацией (например, рак простаты): ~1,5 Гр

Это позволяет адаптировать схемы лечения с учетом индивидуальных особенностей опухоли и пациента.

Фракционирование в современных методах облучения

В условиях развития современных технологий — таких как IMRT (интенсивно-модулированная лучевая терапия), VMAT (волюметрическая дуговая терапия), IGRT (терапия с визуальным контролем) и протонная терапия — фракционирование приобрело новое значение.

Стереотаксическая радиохирургия (SRS) и стереотаксическая фракционированная радиотерапия (SBRT) позволяют точно подвести высокие дозы к мишени с минимальным облучением окружающих тканей, делая возможным ультрагипофракционирование (например, 1–5 фракций по 6–20 Гр).

Клинические аспекты выбора режима фракционирования

Выбор режима зависит от следующих факторов:

Тип и локализация опухоли
Стадия заболевания
Состояние пациента и ожидаемая продолжительность жизни
Наличие сопутствующих заболеваний
Радионеконтролируемые структуры (спинной мозг, хиазма, кишка и т.д.)

Например:

При раке лёгкого у пожилых пациентов с сопутствующей патологией чаще применяется гипофракционирование
При опухолях центральной нервной системы — гиперфракционирование для уменьшения риска неврологических осложнений

Перспективы индивидуализации фракционирования

С развитием молекулярной онкологии и радиомики формируется тенденция к персонализированному фракционированию, основанному на радиочувствительности конкретной опухоли, экспрессии генов восстановления ДНК, уровне гипоксии и других биомаркёрах. Использование этих параметров позволяет подбирать оптимальную дозу и режим облучения с максимальной клинической эффективностью.

Закономерности клинического ответа при различных режимах

Наблюдается следующая зависимость:

Увеличение дозы за фракцию — увеличение вероятности контроля опухоли, но и рост риска осложнений
Снижение дозы за фракцию при увеличении количества фракций — снижение поздних побочных эффектов, при этом ранняя токсичность может увеличиваться

Эта сложная динамика требует точного расчёта и строгого соблюдения радиационных протоколов, что делает фракционирование неотъемлемой частью клинической радиофизики и радиобиологии.