Die Dosisfraktionierung scheint auf den ersten Blick eine törichte Idee zu sein, denn sie ermöglicht zwar die Wiederherstellung des normalen Gewebes, lässt aber das neoplastische Material den günstigen Anfangsteil der Überlebenskurve wiederholen, wodurch die Wirkung der Strahlung verringert wird.
Die Realität ist jedoch aus folgendem Grund nicht so einfach. Tumore sterben zunächst schnell und dann langsamer ab, d. h. es handelt sich um einen biphasischen Zerfall. Das liegt daran, dass Tumore kein normales Gefäßsystem haben - es gibt einen zentralen Bereich mit Nekrose oder relativer Hypoxie, der daher weniger widerstandsfähig gegenüber den Auswirkungen ionisierender Strahlung ist. Eine Strahlendosis tötet die empfindlichen Zellen in der Peripherie ab und ermöglicht die Belüftung des hypoxischen Zentrums. Diese können durch die nächste Dosis abgetötet werden, d. h. der Tumor hat die Möglichkeit, sich zwischen den einzelnen Dosen mit Sauerstoff zu versorgen, was die Wirksamkeit der nächsten Strahlendosis erleichtert.
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