A simple mathematical model of cyclic hypoxia and its impact on hypofractionated radiotherapy
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Purpose There is evidence that the population of cells that experience fluctuating oxygen levels (“acute,” or, “cyclic” hypoxia) are more radioresistant than chronically hypoxic ones and hence, this population may determine radiotherapy (RT) response, in particular for hypofractionated RT, where reoxygenation may not be as prominent. A considerable effort has been devoted to examining the impact of hypoxia on hypofractionated RT; however, much less attention has been paid to cyclic hypoxia specifically and the role its kinetics may play in determining the efficacy of these treatments. Here, a simple mathematical model of cyclic hypoxia and fractionation effects was worked out to quantify this. Methods Cancer clonogen survival fraction was estimated using the linear quadratic model, modified to account for oxygen enhancement effects. An analytic approximation for oxygen transport away from a random network of capillaries with fluctuating oxygen levels was used to model inter‐fraction tissue oxygen kinetics. The resulting survival fraction formula was used to derive an expression for the iso‐survival biologically effective dose (BED), BEDiso-SF. These were computed for some common extra‐cranial hypofractionated RT regimens. Results Using relevant literature parameter values, inter‐fraction fluctuations in oxygenation were found to result in an added 1–2 logs of clonogen survival fraction in going from five fractions to one for the same nominal BED (i.e., excluding the effects of oxygen levels on radiosensitivity). BEDiso-SF's for most ultra‐hypofractionated (five or fewer fractions) regimens in a given tumor site are similar in magnitude, suggesting iso‐efficacy for common fractionation schedules. Conclusions Although significant, the loss of cell‐killing with increasing hypofractionation is not nearly as large as previous estimates based on the assumption of complete reoxygenation between fractions. Most ultra‐hypofractionated regimens currently in place offer sufficiently high doses to counter this loss of cell killing, although care should be taken in implementing single‐fraction regimens.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».