DASAR RADIOBIOLOGI UNTUK RADIOTERAPI

PENDAHULUAN

Gabungan antara dampak dari radiasi ionisasi pada jaringan biologis dan fisika radiasi serta biologi disebut sebagai radiobiologi, sedangkan interaksi antara radiasi ionisasi pada sistem hidup dengan fisika radiasi serta biologi tergabung dalam radiasi onkologi. Radiobiologi memungkinkan optimalisasi jadwal radioterapi untuk pasien bergantung pada: (1) Pengendalian Probabilitas Tumor dan Probabilitas Komplikasi Jaringan Normal, (2) Total dosis dan jumlah fraksi, dan (3) waktu total untuk radioterapi.

DAMPAK RADIASI KIMIA

• Dampak langsung (direct action), dimana radiasi dapat berdampak langsung pada DNA yang menyebabkan terjadinya ionisasi atom dalam molekul DNA. Hal ini jarang terjadi karena ukuran target yang kecil dimana diameter heliks DNA adalah 2 nm. Pada dampak langsung, foton menolak sebuah elektron yang mana menyebabkan kerusakan biologis pada DNA.
• Dampak tidak langsung (indirect action), dimana radiasi berinteraksi dengan atom atau molekul target non-kritis seperti air. Setelah itu akan menghasilkan produksi dari radikal bebas dimana atom atau molekul memiliki elektron yang tidak berpasangan dan sangat reaktif. Radikal bebas ini dapat menyerang target kritis seperti DNA. Kerusakan dari dampak tidak langsung jauh lebih sering terjadi dibandingkan dampak langsung. Pada dampak tidak langsung, elektron memproduksi radikal bebas yang mana merusak rantai kimia dan menyebabkan perubahan kimia.

FAKTOR BIOLOGIS

• Repair (perbaikan), dimana semua sel dapat memperbaiki kerusakan akibat radiasi. Perbaikan sangat efektif karena DNA lebih rusak secara signifikan akibat pengaruh yang lain seperti temperature dibandingkan dengan kerusakan akibat radiasi. Waktu paruh untuk perbaikan dapat terjadi dalam menit sampai jam.
• Repopulation (repopulasi). Efek dari proliferasi sel selama pengobatan disebut sebagai repopulasi atau regenerasi (kenaikan jumlah sel selama pengobatan dan mengurangi respons keseluruhan terhadap radiasi). Efek ini sangat penting pada jaringan normal yang mengalami respon cepat seperti kulit dan saluran gastrointestinal.
• Reoxygenation (Reoksigenasi) dimana reoksigenasi dapat menyebabkan peningkatan sensitivitas tumor selama pengobatan.
• Redistribution (redistribusi), dimana distribusi sel dalam berbagai fase siklus biasanya bukan sesuatu yang dapat dipengaruhi, namun radiasi itu sendiri memasukkan satu blok sel di fase G2 yang mengarah ke sinkronasi. Seseorang harus mempertimbangkan hal ini saat menyinari sel dalam jangka waktu istrirahat tertentu.
• Radiosensitivitas, dimana respon organ terhadap radiasi berbeda-beda tergantun kepekaannya terhadap radiasi itu sendiri.

EFEK BIOLOGI AKIBAT RADIASI IONISASI

• Jaringan Normal

• Sel inisiasi, dimana proses inisiasi mengakibatkan terjadinya mutase pada satu sel dasar.

• Displasia, dimana terjadi banyak mutase. Sel terinisiasi mendapatkan keuntungan proliferative. Sel yang membelah dengan cepat mulai menumpuk dalam epitel

• Terjadinya tumor, bertambahnya perubahan dari garis sel proliferative menyebabkan perkembangan tumor penuh.

• Tumor maligna, dimana tumor menembus lamina basal. Sel-selnya berbentuk tidak beraturan dan garis sel menjadi permanen. Mereka memiliki mobilitas dan invasive yang meningkat.

• Metastasis, dimana sel kanker menerobos dinding pembuluh limfatik atau kapiler darah. Mereka mampu bermigrasi dan berpotensi menumbuhkan tumor baru.

Hal yang penting pada efek biologis akibat radiasi ionisasi adalah: (1) Dosis tumor menentukan kemungkinan penyembuhan, (2) Dosis untuk struktur normal menentukan kemungkinan efek samping dan komplikasi, dan (3) Dosis untuk pasien, staff dan pengunjung menentukan resiko radiasi merugikan akibat radiasi.

Efek biologis akibat radiasi pengion terbagi 2, yaitu:

• Efek stokastik yang mempengaruhi efek karsinogenik dan genetik Efek stokastik terjadi karena perubahan sel dan proliferasi menuju penyakit ganas. Efek stokastik tidak mengenal dosis ambang dan dapat terjadi pada dosis yang kecil sekalipun. Kemungkinan efek dapat meningkat dengan meningkatnya dosis. Efek kronis terjadi dalam tunda waktu yang lama seperti kanker.
• Efek deterministik berupa reaksi pada jaringan. Terjadi pada radiasi dengan dosis yang besar dan mengenal dosis ambang, Efek deterministic berupa perusakan sel karena pemberian dosis yang tinggi pada periode yang pendek. Selain itu efek deterministic spesifik pada jaringan particular. Contoh: Erithema pada kulit, katarak, dan kematian.

SUMBER: Dr. Nik Noor Ashikin, 2017, Basics Radiobiology for Radiotherapy, Universiti Sains Malaysia.