background image

Dr. Ahmed Saleem 

FICMS 

 

TUCOM / 3rd Year / 2015 

 

 
PRINCIPLES OF ONCOLOGY 

 

As the population ages, oncology is becoming a larger portion of surgical practice. The surgeon often is 
responsible for the initial diagnosis and management of solid tumors. Knowledge of cancer epidemiology, 
etiology, staging, and natural history is required for initial patient assessment, as well as to determination 
of the optimal surgical therapy. 

 

Definitions  

 

Metaplasia: Reversible transformation of one type of terminally differentiated cell into another fully 
differentiated cell type. 
Dysplasia: Potentially premalignant condition characterized by increased cell growth, atypical morphology, 
and altered differentiation. 
Neoplasia: Autonomous abnormal growth of cells which persists after the initiating stimulus has been 
removed. 
A neoplasm (Tumor): is a lesion resulting from neoplasia. 
Cancer: The name ‘cancer’ comes from the Greek and Latin words for a crab, and refers to the claw-like 
blood vessels extending over the surface of an advanced breast cancer. 

 

  Benign tumors: Slow growing, usually encapsulated, do not metastasize, do not recur if completely 

excised, and rarely endanger life. Effects are due to size and site. Histology: well differentiated, low 
mitotic rate, resemble tissue of origin. 

  Malignant tumors (Cancer): These expand and infiltrate locally, encapsulation is rare, metastasize 

to other organs via blood, lymphatics or body spaces, endanger life if untreated. Histology: varying 
degrees of differentiation from tissue of origin, pleomorphic (variable cell shapes), high mitotic rate. 

 
 

Cancer Biology 

 

Cancer cells are psychopaths. They have no respect for the biological principles of normal cellular 
organization. Their proliferation is uncontrolled; their ability to spread is unbounded. Their relentless 
progress destroys first the tissue and then the person. In order to behave in such an unprincipled fashion, 
cells have to acquire a number of characteristics before they are fully malignant. It has been proposed that 
there are six essential alterations in cell physiology that dictate malignant growth: self-sufficiency of growth 
signals, insensitivity to growth-inhibitory signals, evasion of apoptosis (programmed cell death), potential 
for limitless replication, angiogenesis, and invasion and metastasis. 
 

  Invasion: is the most important single criterion for malignancy and is also responsible for clinical 

signs and prognosis as well as dictating surgical management. Factors that enable tumors to 
invade tissues include: 

 

Increased cellular motility. 

 

Loss of contact inhibition of migration and growth. 

 

Secretion of proteolytic enzymes, such as collagenase, which weakens normal connective 
tissue bonds. 

 

Decreased cellular adhesion. 

 

Page 1 of 8


background image

  Metastasis: is a consequence of the invasion property and is the process by which malignant 

tumors spread from their site of origin (primary tumor) to form secondary tumors at distant 
sites. The routes of metastasis are: 

 

Hematogenous: via the bloodstream. 

 

Lymphatic: to local, regional, and systemic nodes. 

 

Transcelomic: across pleural, pericardial, and peritoneal cavities. 

 

Implantation: during surgery or along biopsy tracks. 

 

 

Genetic abnormalities in tumors: 
Two genetic mechanisms of carcinogenesis are proposed: 

 

Oncogenes: Enhanced expression of stimulatory dominant genes. 

 

Tumor suppressor genes: Inactivation of recessive inhibitory genes. 

Examples include BRCA1, p53, k-ras, APC, DCC. 

 

 

Malignant transformation: 
The characteristics of the cancer cell arise as a result of mutation. Only very rarely is a single 
mutation sufficient to cause cancer; multiple mutations are usually required. Cancer is usually 
regarded as a clonal disease. Once a cell has arisen with all the mutations necessary to make it fully 
malignant, it is capable of giving rise to an infinite number of identical cells, each of which is fully 
malignant. These cells divide, invade, metastasize and destroy but, ultimately, each is the direct 
descendant of that original, primordial, transformed cell.  

 

 

Tumor growth: 
Tumor doubling time depends on cell cycle time, growth function, and cell loss fraction. In tumors 
such as leukemia, the doubling time remains remarkably constant: the cell mass increases 
proportionally with time. This is exponential growth. In solid tumors, doubling time slows as size 
increases. This is referred to as Gompertzian growth. 

 
 

Etiology of Cancer 

Both inheritance and environment are important determinants of cancer development. Although 
environmental factors have been implicated in more than 80 per cent of cases, this still leaves plenty of 
scope for the role of genetic inheritance (Inherited cancer syndromes). 

 

Examples of Inherited syndromes associated with cancer 
Syndrome 

Gene(s) implicated 

Associated tumors  

Familial adenomatous polyposis (FAP) 

APC gene 

Colorectal cancer under the age of 25 
years, Papillary carcinoma of the 
thyroid, Cancer of the ampulla of 
Vater, Hepatoblastomas 

Hereditary non-polyposis colorectal cancer 
(HNPCC) 

DNA mismatch repair genes 
(MLH1, MSH2, MSH6) 

Colorectal cancer (typically in the 40s 
and 50s) Endometrium, stomach, 
hepatobiliary 

Li–Fraumeni syndrome 

p53 

Sarcomas, Leukemia, Osteosarcomas 
Brain tumors, 
 Adrenocortical carcinomas 

Familial breast cancer 

BRCA1, BRCA2 

Breast cancer, Ovarian cancer 
Papillary serous carcinoma of the 
peritoneum 
Prostate cancer 

Page 2 of 8


background image

Carcinogenesis is the process that results in malignant neoplasm formation. Usually more than one 
carcinogen is necessary to produce a tumor, a process which may occur in several steps (Multistep 
hypothesis). 

  Initiators: produce a permanent change in the cells, but do not themselves cause cancer, e.g. 

ionizing radiation: this change may be in the form of gene mutation. 

  Promoters: stimulate clonal proliferation of initiated cells, e.g. dietary factors and hormones: they 

are not mutagenic. 

  Latency:  is the time between exposure to carcinogen and clinical recognition of tumor due to: 

 

Time taken for clonal proliferation to produce a significant cell mass. 

 

Time taken for exposure to multiple necessary carcinogens. 

  Persistence: is when clonal proliferation no longer requires the presence of initiators or promoters 

and the tumor cells exhibit autonomous growth. 

 

Common carcinogens 
Known carcinogen 

Type of cancer 

Chemicals 
Polyaromatic hydrocarbons 

Lung cancer (smoking), skin cancers 

Aromatic amines 

Bladder cancer (rubber and dye workers) 

Alkylating agents 

Leukemia 

Viruses 
HIV 

Kaposi’s sarcoma, lymphoma 

Epstein-Barr virus 

Burkitt’s lymphoma, nasopharyngeal cancer 

Human papilloma virus 

Squamous papilloma (wart), cervical cancer 

Hepatitis B virus 

Liver cell carcinoma 

Radiation 
UV light 

Malignant melanoma, basal cell carcinoma 

Ionizing radiation 

Particularly breast, bone, thyroid, marrow 

Biological agents 
Hormones, e.g. estrogens 

Breast and endometrial cancer 

Mycotoxins, e.g. aflatoxins 

Liver cell carcinoma 

Parasites, e.g. schistosoma 

Bladder cancer 

Miscellaneous 
Asbestos 

Mesothelioma and lung cancer 

Nickel 

Nasal and lung cancer 

 
 

Management of Cancer 

The traditional approach to cancer concentrates on diagnosis and active treatment. This is a very limited 
view that, once active treatment is complete, there is little more do be done. Prevention is forgotten and 
rehabilitation ignored. 
 

 

Prevention: Cancer prevention can be divided into three categories: (a) primary prevention (i.e., 
prevention of initial cancers in healthy individuals), (b) secondary prevention (i.e., prevention of 
cancer in individuals with premalignant conditions), and (c) tertiary prevention (i.e., prevention of 
second primary cancers in patients cured of their initial disease). 
  The systemic or local administration of therapeutic agents to prevent the development of 

cancer, called chemoprevention, e.g. Tamoxifin in breast cancer. 

Page 3 of 8


background image

  In selected circumstances, the risk of cancer is high enough to justify surgical prevention. These 

high-risk settings include hereditary cancer syndromes such as hereditary breast-ovarian cancer 
syndrome, as well as some nonhereditary conditions such as chronic ulcerative colitis. 

 
 

 

Screening 
Screening involves the detection of disease in an asymptomatic population in order to improve 
outcomes by early diagnosis. 

 

Criteria for screening: 
  The disease 

 

Recognizable early stage 

 

Treatment at an early stage more effective than at a later stage 

 

Sufficiently common to warrant screening 

  The test 

 

Sensitive and specific 

 

Acceptable to the screened population 

 

Safe 

 

Inexpensive 

  The program 

 

Adequate diagnostic facilities for those with a positive test 

 

High-quality treatment for screen-detected disease to minimize morbidity and mortality 

 

Screening repeated at intervals if the disease is of insidious onset 

 

Benefit must outweigh physical and psychological harm 

 

 

Diagnosis and histopathological classification 
Precise diagnosis is crucial to the choice of correct therapy; the wrong operation, no matter how 
superbly performed, is useless. An unequivocal diagnosis is the key to an accurate prognosis. Only 
rarely can a diagnosis of cancer confidently be made in the absence of tissue for pathological or 
cytological examination. Cancer is a disease of cells and, for accurate diagnosis, the abnormal cells 
need to be seen, then can be classified according to the following: 
  Tissue of origin: Organ and tissue type. 
  Behavior: Benign or malignant. 
  Primary or secondary
  Grading: is the process of assessing the degree of differentiation of a malignant tumor. 

 

 

Staging is the process of assessing the extent of local and systemic spread of a malignant tumor or 
the identification of features which are risk factors for spread. 
The objectives of staging a tumor are: 

 

To plan appropriate treatment (loco-regional and/or systemic) for the individual patient. 

 

To give an estimate of the prognosis. 

 

To compare similar cases when assessing outcomes or designing clinical trials. 

The commonest system is the internationally agreed TNM (tumor, nodes, metastases) classification. 
The International Union against Cancer (UICC) is responsible for it, and is compatible with, and 
relates to, the American Joint Committee on Cancer (AJCC) system for stage grouping of cancer. 
Specific staging systems also exist for some tumors (e.g. Duke’s staging in colorectal cancer). 

 
 

Page 4 of 8


background image

Basic form of TNM classification 
Classification 

Interpretation 

Primary tumor (T) 

 

TX 

Primary tumor cannot be evaluated 

T0 

No evidence of primary tumor 

Tis 

Tumor in situ 

T1, T2, T3, T4 

Size and extent of primary tumor 

Regional lymph nodes (N) 
NX 

Regional lymph nodes cannot be evaluated 

N0 

No regional lymph node involvement 

N1, N2, N3 

Number and location of involved lymph nodes 

Distant metastasis (M) 
MX 

Distant metastasis cannot be evaluated 

M0 

No distant metastasis 

M1 

Distant metastasis 

 
 

 

Tumor markers 

Tumor markers are complex molecules, often proteins that can be detected by a variety of techniques, 
including chemical, immunological, or bioactivity testing. Most are molecules normally produced by normal 
cells in small amounts, but which may be produced in increased amounts by tumor cells due to changes in 
cellular function (e.g. increased production, increased gene expression, decreased degradation, increased 
release). 

 

  Testing 

is most commonly via serum measurements or testing tissue specimens.

 

 

 

 Common uses include:

 

 

Screening (detection of subclinical disease). 

 

Diagnosis (including differentiation of tumor origin in metastatic disease).  

 

Monitoring response to treatment. 

 

Monitoring for development of recurrence. 
 

  Non-tumor related elevations in tumor marker levels (reducing the specificity of these tests for tumors) 

may occur due to: 

 

Increased production/release due to inflammation, infection, trauma, or surgery. 

 

Decreased removal/destruction due to renal or liver disease. 
 

  Common examples include: 

 

AFP (alpha-fetoprotein). 

 

β-HCG (beta-human chorionic gonadotrophin). 

 

CEA (carcinoembryonic antigen). 

 

LDH (lactic dehydrogenase). 

 

PSA (prostate-specific antigen).   
 
 

 

Surgical treatment of cancer 
For most solid tumors, surgery remains the definitive treatment and the only realistic hope of cure. 
However, surgery has several roles in cancer treatment including diagnosis, removal of primary 
disease, removal of metastatic disease, palliation, prevention and reconstruction. 
 
 

Page 5 of 8


background image

 

Non-surgical treatment of cancer 
The principles underlying the non-surgical management of cancer: 

 

First, the spatial distribution of the effects of therapies has to be considered: surgery and 
radiotherapy are local or, at best, loco-regional treatments; chemotherapeutic drugs offer a 
therapy that is systemic.  

 

Second, the intent underlying the treatment. Occasionally, radiotherapy, chemotherapy or the 
combination of the two may be used with curative intent. More usually, chemotherapy or 
radiotherapy is used to lower the risk of recurrence after primary treatment with surgery, so-
called adjuvant therapy. 

 
 
 
Radiation therapy: 

 

 

Physical Basis:

 Radiation therapy is delivered primarily as high-energy photons (gamma rays and x-rays) and 

charged particles (electrons). Gamma rays are photons that are released from the nucleus of a radioactive 
atom. X-rays are photons that are created electronically, such as with a clinical linear accelerator. Currently, 
high-energy radiation is delivered to tumors primarily with linear accelerators. X-rays traverse the tissue, 
depositing the maximum dose beneath the surface, and thus spare the skin. Gamma rays typically are 
produced by radioactive sources used in brachytherapy. The dose of radiation absorbed correlates with the 
energy of the beam. The basic unit is the amount of energy absorbed per unit of mass (joules per kilogram) 
and is known as a gray (Gy). One gray is equivalent to 100 rads, the unit of radiation measurement used in 
the past. 

 

 

Biologic Basis: Until about 20 years ago, it was assumed that the biological effects of radiation 
resulted from radiation induced damage to the DNA of dividing cells. Nowadays, it is known that, 
although this undoubtedly explains some of the biological effects of radiation, it does not provide a 
full explanation. Radiation can, both directly and indirectly, influence gene expression: over 100 
radiation-inducible effects on gene expression have now been described. These changes in gene 
expression are responsible for a considerable proportion of the biological effects of radiation upon 
tumors and normal tissues. In this sense, radiotherapy is a precisely targeted form of gene therapy 
for cancer. 

 

 

Radiation Therapy Planning:  

 

Define the target to treat.  

 

Design the optimal technical set up to provide uniform irradiation of that target. 

 

Choose that schedule of treatment that delivers radiation to that target so as to maximize the 
therapeutic ratio. One of the main problems with assessing a therapeutic ratio for a given 
schedule of radiation is that there is dissociation between the acute effects on normal tissues 
and the late damage. The acute reaction is not a reliable guide to the adverse consequences of 
treatment in the longer term. 

 
 
 
 
 
 
 

Page 6 of 8


background image

Effects of Radiation 

 

Organ 

Acute Changes (2 to 3 weeks) 

Chronic Changes (weeks to years) 

Skin 

Erythema, wet or dry desquamation, epilation 

Telangiectasia, subcutaneous fibrosis, ulceration 

GI tract 

Nausea, diarrhea, edema, ulceration, hepatitis  Stricture, ulceration, perforation, hematochezia 

Kidney 

— 

Nephropathy, renal insufficiency 

Bladder 

Dysuria 

Hematuria, ulceration, perforation 

Gonads 

Sterility 

Atrophy, ovarian failure 

Eye 

Conjunctivitis 

Cataract, keratitis, optic nerve atrophy 

 

 
 
 
Chemotherapy 

 

Cytotoxic drugs kill rapidly-growing cells by damaging their DNA and/or by interfering with DNA synthesis or 
cell division. 

 

 

The relationship between dose and response and the principle of selective toxicity: 
Cytotoxic drugs show no intrinsic specificity for cancer cells versus normal tissues: in addition to 
killing tumor cells, they damage normal tissues that are rapidly dividing, including the normal bone 
marrow, gut lining and hair follicles. An element of selectivity can be introduced by careful 
adjustment of dose and schedule to maximize damage to the tumor while allowing recovery of 
normal tissues. 
 

 

Classification of chemotherapeutic drugs: 
Chemotherapeutic agents can be classified according to the phase of the cell cycle during which they 
are effective. Cell-cycle phase–nonspecific agents (e.g., alkylating agents) have a linear dose-
response curve, such that the fraction of cells killed increases with the dose of the drug. In contrast, 
the cell-cycle phase–specific drugs have a plateau with respect to cell killing ability, and cell kill will 
not increase with further increases in drug dose. 
 
 

Chemotherapeutic Agents 
Mechanism of action 

Examples 

Drugs that interfere with mitosis 

Vincristine 
Taxanes 

Drugs that interfere with DNA synthesis 
(anti-metabolites) 

5-Fluorouracil (5-FU) 
Methotrexate 
6-Mercaptopurine 

Drugs that directly damage DNA or 
interfere with its function 

Mitomycin C 
Cisplatinum 
Doxorubicin 
Cyclophosphamide 
Etoposide 

 

Page 7 of 8


background image

 

Combination Chemotherapy: 
To maximize the chance that a tumor will respond to therapy, cytotoxic drugs are often used in 
combination. The principles of combination chemotherapy are that the selected drugs should: 

 

Be active against the tumor when used alone. 

 

Have different mechanisms of action, to maximize tumor cell kill. 

 

Have a different spectrum of side-effects, to minimize toxicity to the patient. 
 

 

Toxicity of Chemotherapy: 
The dose of chemotherapeutic drugs is limited by its toxic effects on normal tissues. Some of these 
effects are manifest acutely, within minutes to weeks of administration, and may necessitate 
adjustment of dose or schedule. Some effects may be delayed for months or years, in some cases 
long after completion of the therapy that caused them, that is, when it is too late for dose 
modification or cessation of treatment. 

 

  Acute toxicity 

 

Extravasation of the drug and tissue damage 

 

Bone marrow toxicity (Sepsis and Bleeding) 

 

Gastrointestinal toxicity 

 

Alopecia 

 

Neuropathy 

 

  Long-term toxicity 

 

Cardiotoxicity 

 

Pulmonary toxicity 

 

Carcinogenesis 

 

Gonadal damage 

 

 

 

Page 8 of 8




رفعت المحاضرة من قبل: ali anas
المشاهدات: لقد قام 19 عضواً و 126 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل