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Modelo Matemático
Descripción
Modelo A7 - Radioterapia: perturbación física ionizante dirigida
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
ID:3518
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Ionizing radiation and DNA damage
Ionizing radiation transfers energy to cells and damages DNA through a direct component and an indirect component. The direct contribution grows approximately in simple proportion to applied dose, whereas lethal interaction of indirect lesions grows more rapidly, approximately with the square of dose; unrepaired double-strand damage before the next division drives loss of reproductive viability.
Grupo 2: Grupo 2: Fractionation and tissue sensitivity
Biological sensitivity to fraction size depends on the tissue-specific balance between direct and indirect damage. Increasing dose per fraction penalizes late-responding tissues relatively strongly, whereas dividing a fixed total dose into many smaller fractions preferentially protects them; prostate tumors are described as an important exception that can favor hypofractionation.
Grupo 3: Grupo 3: Clonogenic survival and tumor control
Tumor eradication requires reducing the surviving clonogenic population to essentially zero because a surviving clonogen can regenerate the tumor. Tumor control probability therefore increases as total dose lowers clonogenic survival, and its dose dependence also reflects the initial clonogenic burden.
Grupo 4: Grupo 4: Normal-tissue complication and therapeutic balance
Increasing dose improves tumor control but simultaneously increases serious normal-tissue complication risk. The selected treatment dose is therefore constrained optimization: maximize tumor control while keeping each nearby organ-at-risk complication probability below its tolerance limit.
Grupo 5: Grupo 5: Tumor oxygenation and radioresistance
Oxygen stabilizes radiation-induced DNA damage, so low oxygen increases tumor radioresistance. Hypoxic regions may require roughly two to three times the dose for comparable control; oxygen-mimetic drugs, hypofractionation, and heavy ions are described as strategies that reduce this disadvantage by different mechanisms.
Grupo 6: Grupo 6: Dose deposition and treatment planning
Spatial dose is determined jointly by how radiation deposits energy along the beam path and by the intensity reaching each point. Planning combines multiple beam angles and intensity modulation to shape dose around the tumor, maximize tumor-control probability, and maintain normal-tissue complication probabilities below their limits.
Grupo 7: Grupo 7: Image guidance and adaptive delivery
Tumor and normal-tissue geometry can change between treatment sessions. Imaging immediately before or during a session detects these changes and supports real-time geometric correction before the planned dose is delivered, so actual irradiation better matches the treatment plan.
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