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À première vue, le fractionnement de la dose semble être une idée insensée : bien qu'il permette la récupération des tissus normaux, il permet au matériel néoplasique de répéter la partie initiale, favorable, de la courbe de survie, réduisant ainsi l'effet de l'irradiation.
Cependant, la réalité n'est pas aussi simple pour les raisons suivantes. Les tumeurs ont une mort initiale rapide, qui ralentit ensuite, c'est-à-dire une décroissance biphasique. En effet, les tumeurs n'ont pas de vascularisation normale - il y a une zone centrale de nécrose ou d'hypoxie relative qui est donc moins résistante aux effets des rayonnements ionisants. Une dose de rayonnement tue les cellules sensibles de la périphérie, ce qui permet l'aération du centre hypoxique. Celles-ci peuvent être tuées par la dose suivante, c'est-à-dire que la tumeur a la possibilité de s'oxygéner entre chaque dose, ce qui facilite l'efficacité de la dose suivante de radiations.
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