[radiobiology] fractionation

在放射治療技術裡, 有一個非常迷人的主題, 就是利用改變劑量, 治療次數和總治療時間, 來觀察治療效果以及正常組織副作用的變化, 先來認識幾個名詞

1. conventional fractionation: 標準的放射治療劑量給法, 1 fraction 給 1.8Gy-2.0Gy, 一天一次, 一周給五天, 總共給多少劑量要看腫瘤和周遭正常組織來定

2. hyperfractionation: 1 fraction 給低於1.8Gy的劑量, 給的次數增加

3. hypofractionation:  1 fraction 給大於2.0Gy的劑量, 給的次數減少

那實際上上述幾種治療策略對正常組織會有甚麼影響呢? 這就是重點惹

大家都知道正常組織可以簡單分成early responding tissue 和 late responding tissue, 其中early responding tissue 會受到總治療時間(total treatment time)和 fraction size(單次治療劑量)的影響; 而late responding tissue主要是受到fraction size的影響, 原理很簡單, 解釋如下:

首先是治療時間的部分, 大家都知道early responding tissue,例如皮膚, 其實在放射治療一段時間後, 就會開始細胞增生, 因此分次治療時間拉得越長, 對early responding tissue的保護會越好; 但是late responding tissue在正常的放射治療次數裡,是不可能會出現細胞增生的, 因此治療時間對late responding tissue是沒有影響的

再來是fraction size的部分, 這部分就要回歸到LQ model惹, early responding tissue 的  $\alpha/\beta$ 比較大, 而late responding tissue 的 $\alpha/\beta$ 相對小, 所以fraction size變大, 對late responding tissue的影響比較大

所以hypofractionation在臨床上對$\alpha/\beta$小的腫瘤,例如breast cancer(相關論文整理), prostate cancer是有幫助的(因為這些腫瘤的$\alpha/\beta$常常都比周遭正常組織還小); 另外就是fraction size增加容易增加late complication, 但是如果是palliative的情況,可能病人剩餘生命並不足以等到late complication發生, 因此也可以使用hypofractionation, 例如臨床常見的whole brain RT, bone mets RT....

至於hyperfractionation 拉長治療時間, 對early responding tissue的保護比較好, 降低fraction size對late responding tissue的保護也會更好, 但是治療時間會拉的很長,而且許多腫瘤,特別是頭頸部癌症會有所謂的acclerated repopulation, 也就是治療時間拉長, 大概28天, 腫瘤反而會加速生長, 因此治療時間拉太長也不會是好事....


reference:
1. radiobiology for the radiologist 8th edition
2. basic clinical radiobiology 5th edition