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A radioterapia espacialmente fracionada é uma técnica de tratamento que aplica doses não homogêneas a grandes volumes tumorais e, geralmente, é feita com aplicação de elevadas doses de radiação em áreas específicas do tumor (vértices), deixando regiões adjacentes com doses mais baixas (vales). Um dos princípios radiobiológicos que embasa a resposta tumoral obtida com essa técnica é:
O efeito potenciador do oxigênio, uma vez que as moléculas de água das regiões não irradiadas do tumor não sofrem radiólise, mantendo níveis elevados de oxigênio para fixar o dano da radiação.
A efetividade biológica relativa, uma vez que seu pico para radiação com LET entre 100 e 200keV/μm, corresponde à energia da radiação que é espalhada para a região não irradiada, provocando seu dano.
As quebras duplas de DNA que ocorrem devido à atuação da radiação espalhada nos DNAs das células da região não irradiada diretamente, resultando na morte celular nessa região.
O efeito da taxa de dose, uma vez que a modulação espacial da taxa de dose evita o desenvolvimento de resistência nas células não irradiadas, tornando o efeito do tratamento mais eficaz ao longo do tempo.
O efeito bystander, no qual os danos induzidos na região irradiada podem desencadear efeitos em células próximas, potencialmente matando aquelas que não foram diretamente irradiadas.