臨床放射生物學(xué)課件

臨床放射生物學(xué)2022/12/16臨床放射生物學(xué)臨床放射生物學(xué)2022/12/13臨床放射生物學(xué)1教學(xué)目的：1、掌握腫瘤的放射生物學(xué)基礎(chǔ)，分次放射治療的生物學(xué)基礎(chǔ)及正常組織的放射性損傷2、熟悉電離輻射對(duì)細(xì)胞的殺滅概念，細(xì)胞存活概念，氧效應(yīng)與氧增比，靶學(xué)說(shuō)與α/β模式，腫瘤放射治療中生物劑量等效換算的數(shù)學(xué)模型，改變放射效應(yīng)的措施3、了解電離輻射生物效應(yīng)的基本過(guò)程，放射線對(duì)生物體的作用，細(xì)胞生存曲線。臨床放射生物學(xué)教學(xué)目的：臨床放射生物學(xué)2教學(xué)內(nèi)容：1、放射線對(duì)生物體的作用：2、電離輻射對(duì)細(xì)胞的殺滅概念及細(xì)胞存活的概念；3、氧效應(yīng)與氧增比；4、靶學(xué)說(shuō)α/β模式；5、腫瘤放射治療中生物劑量等效換算的數(shù)學(xué)模型；6、腫瘤的放射生物學(xué)；7、分次放射治療的生物學(xué)基礎(chǔ)；8、正常組織的放射損傷；9、改變放射效應(yīng)的措施。臨床放射生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容：臨床放射生物學(xué)3授課時(shí)數(shù)：3.0學(xué)時(shí)臨床放射生物學(xué)授課時(shí)數(shù)：3.0學(xué)時(shí)臨床放射生物學(xué)4放射治療的地位1999年Tubiana報(bào)告45%的惡性腫瘤可以治愈。臨床放射生物學(xué)放射治療的地位1999年Tubiana報(bào)告45%的惡性腫瘤5放射腫瘤學(xué)的內(nèi)容放射腫瘤學(xué)臨床腫瘤學(xué)放射物理學(xué)放射生物學(xué)臨床放射生物學(xué)實(shí)驗(yàn)放射生物學(xué)放射治療學(xué)臨床放射生物學(xué)放射腫瘤學(xué)的內(nèi)容放射腫瘤學(xué)臨床腫瘤學(xué)放射物理學(xué)放射生物學(xué)臨床6放射生物學(xué)對(duì)放射治療的影響1.闡明腫瘤和正常組織輻射損傷的機(jī)制、過(guò)程2.有助于放療的新的治療方法的建立3.為前瞻性臨床試驗(yàn)提供備選治療方案臨床放射生物學(xué)放射生物學(xué)對(duì)放射治療的影響1.闡明腫瘤和正常組織輻射損傷的機(jī)7放射治療的兩大基本原則最大程度地殺滅腫瘤最大程度地保護(hù)正常組織臨床放射生物學(xué)放射治療的兩大基本原則臨床放射生物學(xué)8第一節(jié)電離輻射生物效應(yīng)的基本過(guò)程電離輻射是指能引起被作用物質(zhì)電離的放射線電磁輻射:X射線和γ射線，均為光子電離輻射粒子輻射：質(zhì)子、中子電離輻射的一個(gè)重要特點(diǎn)

是能夠在被作用物質(zhì)的局部釋放能量，引起被作用物質(zhì)的電離和激發(fā)，而電離和激發(fā)又是電離輻射原初作用的重要環(huán)節(jié)。臨床放射生物學(xué)第一節(jié)電離輻射生物效應(yīng)的基本過(guò)程電離輻射是指能引起被作用9二、電離和激發(fā)

(一)電離作用電離作用是高能粒子和電磁輻射的能量被生物組織吸收后引起效應(yīng)的最重要的初始過(guò)程。定義：生物組織中的分子被粒子或光子流撞擊時(shí)，其軌道電子被擊出，產(chǎn)生自由電子和帶正電的離子，即形成離子對(duì)，這過(guò)程稱之。臨床放射生物學(xué)二、電離和激發(fā)

(一)電離作用電離作用是高能粒子和電磁輻射的10(二)激發(fā)作用

定義：當(dāng)電離輻射與組織分子相互作用，其能量不足以將分子的軌道電子擊出時(shí)，可使電子躍遷到較高級(jí)的軌道上，使分子處于激發(fā)狀態(tài)，這一過(guò)程稱為激發(fā)作用。臨床放射生物學(xué)(二)激發(fā)作用定義：當(dāng)電離輻射與組織分子相互11(三)水的電離和激發(fā)

生物體是由各種物質(zhì)的分子所組成，除生物大分子和無(wú)機(jī)分子外，水占生物體重的70％左右。電離輻射作用于機(jī)體生物大分子的同時(shí)，也作用于機(jī)體的水分子。臨床放射生物學(xué)(三)水的電離和激發(fā)生物體是由各種物質(zhì)的分12電離輻射作用于水分子而產(chǎn)生的活性產(chǎn)物又可進(jìn)一步影響生物大分子水分子受電離輻射作用時(shí)，發(fā)生電離和激發(fā)作用。使水分子產(chǎn)生羥自由基(·OH)和氫自由基（H·）。臨床放射生物學(xué)電離輻射作用于水分子而產(chǎn)生的活性產(chǎn)物又可進(jìn)一步影響生物大分子13水的電離HOH→HOH++e-HOH+→H++OH.OH.+OH.=H2O2自由基freeradical

在其外層軌道上有一個(gè)未配對(duì)的電子，高度活躍臨床放射生物學(xué)水的電離HOH→HOH++e-臨床放射生物學(xué)14三、自由基與放射損傷臨床放射生物學(xué)三、自由基與放射損傷臨床放射生物學(xué)15細(xì)胞生物學(xué)基本概念在所有生物體中，能獨(dú)立存在的最小單位是細(xì)胞。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)：細(xì)胞核和胞漿。胞漿與放射生物效應(yīng)的關(guān)系較小，細(xì)胞核是產(chǎn)生輻射效應(yīng)的主要部位。臨床放射生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)基本概念在所有生物體中，能獨(dú)立存在的最小單位是細(xì)胞16細(xì)胞核的主要成分是DNADNA是輻射引起細(xì)胞死亡及損傷的主要靶區(qū)臨床放射生物學(xué)細(xì)胞核的主要成分是DNADNA是輻射引起細(xì)胞死亡及損傷的主要172．自由基對(duì)DNA的損傷作用：

自由基對(duì)DNA作用后果主要有三類(lèi)：即單雙鏈斷裂、無(wú)嘌呤無(wú)嘧啶位點(diǎn)(AP位點(diǎn))和產(chǎn)生環(huán)胞和嘧啶衍生物。臨床放射生物學(xué)2．自由基對(duì)DNA的損傷作用：自由基對(duì)DNA18第二節(jié)放射線對(duì)生物體的作用臨床放射生物學(xué)第二節(jié)放射線對(duì)生物體的作用臨床放射生物學(xué)19

一、放射線對(duì)生物體的作用方式(一)三階段作用過(guò)程：

任何生物體經(jīng)照射后均產(chǎn)生一系列的變化過(guò)程，這些變化的時(shí)間過(guò)程有很大差異，以時(shí)間過(guò)程分可分為三個(gè)時(shí)相：物理過(guò)程化學(xué)過(guò)程生物階段臨床放射生物學(xué)

一、放射線對(duì)生物體的作用方式(一)三階段作用過(guò)程：物理過(guò)20

高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電子以10-18S的速度通過(guò)DNA分子及以10-14S的速度穿過(guò)哺乳動(dòng)物細(xì)胞，因而產(chǎn)生了一系列的電離和激發(fā)的過(guò)程。

DNAe-10-18S細(xì)胞10-14Se-物理過(guò)程：

即包括帶電粒子和組成組織的原子之間的相互作用過(guò)程。

電離、激發(fā)臨床放射生物學(xué)

高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電子以10-18S的速度通過(guò)DNA分子及以21其次是化學(xué)過(guò)程即受到損傷的原子和分子細(xì)胞中其他的結(jié)構(gòu)起快速的化學(xué)反應(yīng)形成自由基，并參予一系列的反應(yīng)最后導(dǎo)致電子負(fù)荷平衡的重建，自由基反應(yīng)一般在照射后千分之一秒內(nèi)完成。臨床放射生物學(xué)其次是化學(xué)過(guò)程即受到損傷的原子和分子細(xì)胞中其他22最后是生物階段大量的占多數(shù)的損傷如DNA內(nèi)的損傷都可以成功的修復(fù)僅有較少的損傷不能修復(fù)，這些未能修復(fù)的損傷最后導(dǎo)致細(xì)胞死亡。臨床放射生物學(xué)最后是生物階段大量的占多數(shù)的損傷如DNA內(nèi)的損傷都可以成功的23電離輻射生物效應(yīng)的時(shí)標(biāo):(Thetime-scaleofeffectsinradiationbiology)

物理過(guò)程（10-15秒內(nèi)結(jié)束）。化學(xué)過(guò)程（DNA殘基的存在時(shí)間10-3到10-5）秒）。生物學(xué)過(guò)程（細(xì)胞死亡需數(shù)天到數(shù)月，輻射致癌作用需數(shù)年，可遺傳的損傷需經(jīng)數(shù)代才能觀察到臨床放射生物學(xué)電離輻射生物效應(yīng)的時(shí)標(biāo):(Thetime-scaleof24

臨床放射生物學(xué)

臨床放射生物學(xué)25(二)放射線的生物效應(yīng)直接作用間接作用臨床放射生物學(xué)(二)放射線的生物效應(yīng)直接作用臨床放射生物學(xué)26直接作用Directaction直接作用—射線被生物物質(zhì)吸收時(shí),直接和細(xì)胞關(guān)鍵的靶起作用，靶原子被電離或激發(fā)啟動(dòng)一系列生物事件導(dǎo)致生物改變。破壞肌體的核酸、蛋白質(zhì)和酶等具有生命功能的物質(zhì)。本質(zhì)：射線直接造成生物大分子損傷效應(yīng)高LET射線，如中子或α粒子臨床放射生物學(xué)直接作用Directaction直接作用—高LET射線27間接作用Indirectaction電離輻射作用于一個(gè)原子和分子的同時(shí)又直接作用于水，使水分子產(chǎn)生一系列原發(fā)輻射分解產(chǎn)物，然后通過(guò)這些輻射分解產(chǎn)物再作用于生物大分子，引起后者的物理和化學(xué)變化本質(zhì)：通過(guò)水電離。臨床放射生物學(xué)間接作用Indirectaction電離輻射28間接作用Indirectaction水的電離常見(jiàn)，細(xì)胞80%是水每個(gè)DNA分子，含1.2X107個(gè)水分子臨床放射生物學(xué)間接作用Indirectaction水的電離臨床放射生29deltaraysIonizationevent(formationofwaterradicals)Lightdamage-reparableClustereddamage-irreparableRadiationDamagetotheDNAWaterradicalsattacktheDNAThemeandiffusiondistanceofOHradicalsbeforetheyreactisonly2-3nmOH?e-Primaryparticletrack臨床放射生物學(xué)deltaraysIonizationevent(f30第五節(jié)

電離輻射對(duì)細(xì)胞的殺滅概念臨床放射生物學(xué)第五節(jié)

電離輻射對(duì)細(xì)胞的殺滅概念臨床放射生物學(xué)31

一、克隆源性細(xì)胞的概念：

在正常的更新組織內(nèi)，要保持體內(nèi)一個(gè)組織的體積和組織的功能，有賴于組織內(nèi)存在的小部分原始的“干細(xì)胞”。臨床放射生物學(xué)

一、克隆源性細(xì)胞的概念：臨床放射生物學(xué)32干細(xì)胞是有能力保持自己的數(shù)量，同時(shí)產(chǎn)生可以分化和增殖的細(xì)胞以替代其他功能性細(xì)胞群。一個(gè)腫瘤內(nèi)干細(xì)胞僅是很小的一部分。癌瘤是從這些等級(jí)組織衍生出來(lái)的，但并非腫瘤內(nèi)的細(xì)胞都是惡性干細(xì)胞。

臨床放射生物學(xué)干細(xì)胞是有能力保持自己的數(shù)量，同時(shí)產(chǎn)生可以分化和增殖的細(xì)胞以33

當(dāng)一個(gè)腫瘤在非治愈性治療后再生長(zhǎng)是因?yàn)橛行盒愿杉?xì)胞未被殺滅。為了弄清還有多少干細(xì)胞未被殺滅，需建立能從腫瘤內(nèi)取出的細(xì)胞中識(shí)別出干細(xì)胞的分析方法。這方法一般是檢測(cè)干細(xì)胞的形成集落能力。這些細(xì)胞稱為“克隆源性”或“集落形成”細(xì)胞。臨床放射生物學(xué)當(dāng)一個(gè)腫瘤在非治愈性治療后再生長(zhǎng)是因?yàn)橛行盒愿杉?xì)34(二)克隆源性細(xì)胞：在特定的生長(zhǎng)環(huán)境內(nèi)有能力形成含有超過(guò)50個(gè)細(xì)胞集落的細(xì)胞。以這個(gè)分裂能力作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量細(xì)胞的繁殖能力。臨床放射生物學(xué)(二)克隆源性細(xì)胞：在特定的生長(zhǎng)環(huán)境內(nèi)有能力形成含有超過(guò)5035二、放射線對(duì)細(xì)胞殺滅機(jī)制(一)DNA損傷和細(xì)胞殺滅：DNA是放射線作用于細(xì)胞的最重要的靶。1．輻射損傷的初始過(guò)程：在一個(gè)治療劑量的照射后所產(chǎn)生的電離數(shù)量是非常大的，每個(gè)細(xì)胞照射lGy有大約105的電離。照射lGy粗略地計(jì)算可在每個(gè)細(xì)胞內(nèi)造成一個(gè)致死損傷。臨床放射生物學(xué)二、放射線對(duì)細(xì)胞殺滅機(jī)制(一)DNA損傷和細(xì)胞殺滅：DNA是36大部分的電離不起作用是由于以下因素：自由基的清除、接近DNA的電離數(shù)量很少不足以造成它們的損傷以及細(xì)胞的修復(fù)。臨床放射生物學(xué)大部分的電離不起作用是由于以下因素：臨床放射生物學(xué)372．放射線對(duì)DNA的損傷：輻射所致DNA損傷主要是DNA鏈的斷裂。其有兩種類(lèi)型的鏈斷裂：?jiǎn)捂湐嗔押碗p鏈斷裂(兩條互補(bǔ)鏈的斷裂之間的距離不大于4個(gè)堿基對(duì))。DNA損傷是射線殺滅細(xì)胞和導(dǎo)致細(xì)胞突變的關(guān)鍵。臨床放射生物學(xué)2．放射線對(duì)DNA的損傷：輻射所致DNA損傷主要是DNA鏈的383．DNA鏈斷裂的分子機(jī)制：

鏈斷裂的形成可以直接由于脫氧戊糖破壞或磷酸二酯鍵的斷裂，也可以間接通過(guò)堿基的破壞或脫落所致。臨床放射生物學(xué)3．DNA鏈斷裂的分子機(jī)制：鏈斷裂的形成39(1)脫氧戊糖和磷酸二酯鍵的破壞：水輻射產(chǎn)物，水合電子(e—水合，或e—qq)羥自由基OH和氫自由基H·可以分別作用于堿基雙鍵上，其中以羥自由基破壞性最強(qiáng)。由于羥自由基的高反應(yīng)性，能從糖基上抽去20％的氫，因此DNA鍵的斷裂主要與羥自由基作用有關(guān)。臨床放射生物學(xué)(1)脫氧戊糖和磷酸二酯鍵的破壞：水輻射產(chǎn)物，水合電子(e—40(2)堿基損傷：堿基損傷可引起DNA雙螺旋的局部變性，特異的核酸內(nèi)切酶能識(shí)別和切割這種損傷，并經(jīng)過(guò)酶的作用，產(chǎn)生鏈斷裂。嘧啶堿受輻射損傷后較易脫落。臨床放射生物學(xué)(2)堿基損傷：堿基損傷可引起DNA雙螺旋的局部變性，特異的414．電離輻射引起DNA鏈斷裂的重要特點(diǎn)(1)單鏈斷裂(SSB)可由一個(gè)自由基攻擊而產(chǎn)生，而雙鏈斷裂(DSB)須由兩個(gè)自由基引起。臨床放射生物學(xué)4．電離輻射引起DNA鏈斷裂的重要特點(diǎn)(1)臨床放射生物學(xué)42(2)輻射所引起的DNA內(nèi)的損傷數(shù)比那些最后導(dǎo)致細(xì)胞死亡的損傷數(shù)要大得多。一個(gè)可導(dǎo)致平均每個(gè)細(xì)胞有一次致死事件的照射劑量將殺死63％的細(xì)胞，而剩下的37％還是有活性的。這個(gè)劑量被稱為平均致死劑量(Do)。臨床放射生物學(xué)(2)輻射所引起的DNA內(nèi)的損傷數(shù)比那些最后導(dǎo)致細(xì)胞死亡的損43MicrobeamBiologicalandEnvironmentalResearchLowDoseRadiationResearchProgramAlphaHitsforCellTransformationEachcellhitbyoneparticleAverageofoneparticle/cellMilleretal.1999臨床放射生物學(xué)MicrobeamBiologicalandEnviro44實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞死亡的發(fā)生和射線所致的SSB數(shù)量沒(méi)有相關(guān)性，但和產(chǎn)生的DSB數(shù)量有較好的相關(guān)性?？梢?jiàn)DSB是輻射致死細(xì)胞的關(guān)鍵損傷。臨床放射生物學(xué)臨床放射生物學(xué)45(三)細(xì)胞死亡：兩種形式存在

增殖性細(xì)胞死亡間期性細(xì)胞死亡臨床放射生物學(xué)(三)細(xì)胞死亡：兩種形式存在臨床放射生物學(xué)46增殖性細(xì)胞死亡是指細(xì)胞受照射后一段時(shí)間內(nèi)，仍繼續(xù)保持形態(tài)的完整，甚至還保持代謝的功能，直至幾個(gè)細(xì)胞周期以后才死亡。這是最常見(jiàn)的細(xì)胞死亡形式。臨床放射生物學(xué)增殖性細(xì)胞死亡是指細(xì)胞受照射后一段時(shí)間內(nèi)，仍繼續(xù)保持形態(tài)的完47間期性細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡與細(xì)胞周期無(wú)關(guān)死亡一般發(fā)生在照射后幾小時(shí)內(nèi)以細(xì)胞凋亡的形式出現(xiàn)。最典型的間期死亡是淋巴瘤細(xì)胞的死亡。在臨床上看到唾液腺經(jīng)照射后很快出現(xiàn)口腔干燥的感覺(jué)，為什么？唾液腺的漿細(xì)胞的放射生物效應(yīng)是細(xì)胞凋亡臨床放射生物學(xué)間期性細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡與細(xì)胞周期無(wú)關(guān)在臨床上看到唾液腺經(jīng)照射48兩種死亡都依賴于照射劑量前者與劑量呈指數(shù)性關(guān)系細(xì)胞凋亡在劑量1.5-5Gy范圍內(nèi)較敏感及照射后數(shù)小時(shí)內(nèi)即可發(fā)生。指數(shù)關(guān)系的特點(diǎn)：增加一定劑量就有一定比例的細(xì)胞而不是數(shù)量的細(xì)胞被殺死臨床放射生物學(xué)兩種死亡都依賴于照射劑量指數(shù)關(guān)系的特點(diǎn)：增加一定劑量就有一定49第四節(jié)細(xì)胞存活曲線細(xì)胞存活曲線是定量描述輻射吸收劑量與細(xì)胞存活之間關(guān)系的曲線。臨床放射生物學(xué)第四節(jié)細(xì)胞存活曲線細(xì)胞存活曲線是定量描述輻射吸收劑量與細(xì)胞50在放療后的病理切片中，發(fā)現(xiàn)有形態(tài)完整的腫瘤細(xì)胞有意義嗎？臨床放射生物學(xué)在放療后的病理切片中，發(fā)現(xiàn)有形態(tài)完整的腫瘤細(xì)胞有意義嗎？臨床51一、細(xì)胞存活的概念和存活曲線的繪制

(一)細(xì)胞存活的概念

對(duì)于有增殖能力的細(xì)胞，如造血細(xì)胞、離體培養(yǎng)細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等，凡是保留其增殖能力，能無(wú)限產(chǎn)生子代的細(xì)胞，稱之為存活細(xì)胞。臨床放射生物學(xué)對(duì)腫瘤細(xì)胞存活可定義為:經(jīng)放射線作用后細(xì)胞仍具有無(wú)限增殖能力的細(xì)胞。臨床放射生物學(xué)一、細(xì)胞存活的概念和存活曲線的繪制

(一)細(xì)胞存活的概念臨52相反，細(xì)胞在照射后已失去無(wú)限增殖能力，即便其形態(tài)仍保持完整，有能力制造蛋白質(zhì)，有能力合成DNA，甚至還能再經(jīng)過(guò)一次或兩次有絲分裂，產(chǎn)生一些子細(xì)胞，但最終不能繼續(xù)傳代者稱為已“死亡”細(xì)胞。臨床放射生物學(xué)相反，細(xì)胞在照射后已失去無(wú)限增殖能力，即便其形態(tài)仍保持完整，53按照細(xì)胞存活定義，放射治療效果主要是根據(jù)是否殘留有無(wú)限增殖能力的細(xì)胞，而不是要求瘤體內(nèi)的細(xì)胞達(dá)到全部破壞。因此，在放療后的病理切片中，發(fā)現(xiàn)有形態(tài)完整的腫瘤細(xì)胞有意義嗎？不一定證明是有臨床意義的腫瘤殘留。臨床放射生物學(xué)按照細(xì)胞存活定義，放射治療效果主要是根據(jù)是否殘留有無(wú)限增殖能54(二)細(xì)胞存活曲線的繪制

細(xì)胞存活曲線的繪制方法主要依靠細(xì)胞培養(yǎng)，以制成單個(gè)細(xì)胞接種平面，用不同劑量照射，得到的集落形成數(shù)與未經(jīng)照射的對(duì)照組進(jìn)行比較，得出存活率。根據(jù)不同劑量的不同存活率制成的曲線即為細(xì)胞存活曲線。臨床放射生物學(xué)(二)細(xì)胞存活曲線的繪制細(xì)胞存活曲線的繪制方55集落形成實(shí)驗(yàn)取指數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞，0.25%胰酶消化成單細(xì)胞懸液；梯度倍數(shù)稀釋將102~105個(gè)細(xì)胞種植到直徑6cm的培養(yǎng)皿中，輻射劑量分別為0Gy，0.5Gy，1Gy，2Gy，4Gy，6Gy，8Gy(由小到大的放射劑量）體外培養(yǎng)37℃，5%CO2

條件下培養(yǎng)10-14天后，細(xì)胞克隆形成；棄培養(yǎng)液，甲醇固定15min，姬姆薩應(yīng)用液染色20min；流水沖洗染色液，空氣干燥；計(jì)數(shù)每個(gè)培養(yǎng)皿中的集落數(shù)，以>50個(gè)細(xì)胞數(shù)作為一個(gè)集落，計(jì)算每組均值。計(jì)算存活率臨床放射生物學(xué)集落形成實(shí)驗(yàn)取指數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞，0.25%胰酶消化成單細(xì)胞懸液56臨床放射生物學(xué)臨床放射生物學(xué)57例如：平皿A種植100個(gè)細(xì)胞。共形成70個(gè)集落，集落形成率（PE）是70%。平皿B是接種2000個(gè)細(xì)胞，照射8GyX線后長(zhǎng)成32個(gè)。存活率=照射后細(xì)胞形成的集落數(shù)/接種細(xì)胞數(shù)×未照射細(xì)胞集落形成率（PE）8Gy照射細(xì)胞的存活率為？A.未照射平皿的集落生長(zhǎng)B.照射8GyX線后的集落生長(zhǎng)32/2000×70%≈0.023臨床放射生物學(xué)例如：平皿A種植100個(gè)細(xì)胞。共形成70個(gè)集落，集落形成率（58

以不同的劑量照射細(xì)胞，得到各劑量組的細(xì)胞存活率，以劑量為橫坐標(biāo)，存活率為縱坐標(biāo)，繪制細(xì)胞存活曲線。X射線臨床放射生物學(xué)以不同的劑量照射細(xì)胞，得到各劑量組的細(xì)胞存活率，以劑量59對(duì)于低能中子或α射線，存活曲線是直線，特點(diǎn)：只要一個(gè)生物學(xué)參數(shù)，即37%劑量斜率或D0值（斜率的倒數(shù)）。臨床放射生物學(xué)對(duì)于低能中子或α射線，存活曲線是直線，特點(diǎn)：只要一個(gè)生物學(xué)參60但對(duì)于X線、γ線，它們的細(xì)胞存活曲線有一個(gè)初始肩區(qū)，隨后是直線部分。特點(diǎn)：有多個(gè)生物學(xué)參數(shù)：D0值、外推值n、準(zhǔn)閾劑量Dq臨床放射生物學(xué)但對(duì)于X線、γ線，它們的細(xì)胞存活曲線有一個(gè)初始肩區(qū)，隨后是直61二、細(xì)胞存活曲線的參數(shù)及其臨床意義

臨床放射生物學(xué)中細(xì)胞存活曲線主要指非指數(shù)存活曲線，即有“肩段”的存活曲線，在此曲線中存在幾個(gè)參數(shù)(圖1)，各個(gè)參數(shù)分別代表不同的生物學(xué)含義。臨床放射生物學(xué)二、細(xì)胞存活曲線的參數(shù)及其臨床意義臨床放射生62(一)D0(平均致死劑量meanlethaldose)

D0表示圖中直線部分的斜率K倒數(shù)(D0=I/k)，它代表這一細(xì)胞群的放射敏感性，即照射后余37％細(xì)胞所需的放射劑量。D0值越小，即殺滅63％細(xì)胞所需的劑量就越小，曲線下降迅速(斜率大)。在單靶單擊的指數(shù)性存活曲線中D37=D0(因?yàn)镈37=D0+Dq)，此類(lèi)型存活曲線不存在細(xì)胞非致死性損傷修復(fù)，即Dq=O，而在肩段較寬的非指數(shù)性存活曲線中，D37≠D0。臨床放射生物學(xué)(一)D0(平均致死劑量meanlethaldose)63(二)N值(外推數(shù)，extrapolationnumber)

N值指細(xì)胞內(nèi)所含的放射敏感區(qū)域數(shù)，即靶數(shù)。它也是表示細(xì)胞內(nèi)固有的與放射敏感性相關(guān)的參數(shù)，是存活曲線直線部分的延長(zhǎng)線與縱軸相交處的數(shù)值。靶數(shù)(即N值)一般均在2~10的范圍內(nèi)。后來(lái)的研究證明N值隨實(shí)驗(yàn)條件改變而有較大幅度的變化，與細(xì)胞內(nèi)相對(duì)恒定的靶數(shù)不符，現(xiàn)已少用。N值臨床放射生物學(xué)(二)N值(外推數(shù)，extrapolationnumber64(三)Dq值(準(zhǔn)閾劑量，quasithresholddose)

代表存活的肩段寬度，故也稱“浪費(fèi)的放射劑量”。肩寬表示從開(kāi)始照射到細(xì)胞呈指數(shù)性死亡所“浪費(fèi)”的劑量。在此劑量范圍內(nèi)，細(xì)胞表現(xiàn)為非致死損傷的修復(fù)，Dq值越大，說(shuō)明造成細(xì)胞指數(shù)性死亡所需劑量越大。經(jīng)存活率為100％的點(diǎn)作與橫軸平行的直線，再延長(zhǎng)存活曲線直線部分與之相交即可得出Dq值。臨床放射生物學(xué)(三)Dq值(準(zhǔn)閾劑量，quasithresholddos65(四)S2

S2為2Gy照射后的細(xì)胞存活率。臨床應(yīng)用中，常需要了解腫瘤細(xì)胞對(duì)射線的敏感性，對(duì)離體細(xì)胞作2Gy照射的存活曲線最能區(qū)分各類(lèi)腫瘤的放射敏感性，故可以將此指標(biāo)作為制定治療計(jì)劃的參考信息。臨床放射生物學(xué)(四)S2S2為2Gy照射后的細(xì)胞存活率。臨床放射生物學(xué)66(五)細(xì)胞存活曲線的臨床意義1、研究細(xì)胞生物效應(yīng)與放射劑量的定量關(guān)系；2．比較各種因素對(duì)放射敏感性的影響；3.觀察有氧與乏氧狀況下細(xì)胞放射敏感性的變化；4．比較不同分割照射方案的放射生物學(xué)效應(yīng)，并提供理論依據(jù)；5．考查各種放射增敏劑的效果；6．比較單純放療和放療加化療的作用；7.比較不同LET射線的生物效應(yīng)；8．研究細(xì)胞各種放射損傷以及損傷修復(fù)的放射生物學(xué)理論問(wèn)題。臨床放射生物學(xué)(五)細(xì)胞存活曲線的臨床意義1、研究細(xì)胞生物效應(yīng)與放射劑量的67臨床放射生物學(xué)臨床放射生物學(xué)68靶學(xué)說(shuō)與α/β模式第六節(jié)臨床放射生物學(xué)靶學(xué)說(shuō)與α/β模式第六節(jié)臨床放射生物學(xué)69腫瘤放射治療中生物劑量等效換算的數(shù)學(xué)模型第七節(jié)臨床放射生物學(xué)腫瘤放射治療中生物劑量等效換算的數(shù)學(xué)模型第七節(jié)臨床放射生物學(xué)70一、靶學(xué)說(shuō)Crowther于1924年提出，細(xì)胞受到電離輻射后，其有絲分裂受到抑制，推論在細(xì)胞染色體中有一很小體積的結(jié)構(gòu)中發(fā)生了一次電離而導(dǎo)致了細(xì)胞分裂抑制結(jié)果。后來(lái)許多放射生物學(xué)家、物理學(xué)家及學(xué)者就靶學(xué)說(shuō)的基本概念作了補(bǔ)充和完善。臨床放射生物學(xué)一、靶學(xué)說(shuō)Crowther于1924年提出，細(xì)胞受到電離輻射71(1)生物結(jié)構(gòu)內(nèi)存在對(duì)放射敏感的部分，稱之為“靶”，其損傷將引發(fā)某種生物效應(yīng)；(2)電離輻射以離子簇的形式撞擊靶區(qū)，擊中概率遵循泊松分布；(3)單次或多次擊中靶可產(chǎn)生某種放射生物效應(yīng)，如生物大分子失活或斷裂等。該靶學(xué)說(shuō)要點(diǎn)如下：臨床放射生物學(xué)該靶學(xué)說(shuō)要點(diǎn)如下：臨床放射生物學(xué)72(一)單擊模型在一個(gè)靶中發(fā)生一次電離事件，產(chǎn)生所期望的生物效應(yīng)，稱為一次擊中或單擊。假定生物大分子或細(xì)胞中只有一個(gè)敏感靶區(qū)，被電離粒子擊中一次，即足以引起生物大分子的失活或細(xì)胞的死亡，這就是所謂的單擊(Single-hit)效應(yīng)。

臨床放射生物學(xué)(一)單擊模型在一個(gè)靶中發(fā)生一次電離事件，產(chǎn)生所期望的生73靶學(xué)說(shuō)

致電離輻射對(duì)生物靶的擊中是一種相互獨(dú)立的隨機(jī)事件，符合泊松分布（poissondistribution）的規(guī)律

S＝e-D/D0

S為細(xì)胞存活分?jǐn)?shù)；e為自然對(duì)數(shù)的底，數(shù)值是2.718；D為照射劑量；D0為平均致死劑量，其定義是每個(gè)靶平均被擊中一次的照射劑量。

臨床放射生物學(xué)靶學(xué)說(shuō)致電離輻射對(duì)生物靶的擊中是一種相74

給予平均致死劑量的照射時(shí)，D=D0，S＝e-1＝0.37。此時(shí)平均每個(gè)細(xì)胞被擊中一次，似乎細(xì)胞應(yīng)該全部死亡，但實(shí)際情況只有63％的細(xì)胞死亡，37％的細(xì)胞存活。S＝e-D/D0臨床放射生物學(xué)給予平均致死劑量的照射時(shí)，D=D0，S＝e-1＝0.3775這是因?yàn)樯锇斜簧渚€擊中是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，當(dāng)100個(gè)細(xì)胞平均受到1次打擊時(shí)，有37個(gè)未被擊中，37個(gè)被擊中1次，18個(gè)被擊中2次，6個(gè)被擊中3次，偶有個(gè)別細(xì)胞被擊中4-5次，總的次數(shù)是100，但有37％的細(xì)胞幸存。如果給予2個(gè)D0劑量的照射，則S＝0.370.37＝13.7％，依次類(lèi)推，這就是射線殺滅細(xì)胞的指數(shù)規(guī)律。、臨床放射生物學(xué)這是因?yàn)樯锇斜簧渚€擊中是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，當(dāng)100個(gè)細(xì)胞平均受76靶學(xué)說(shuō)臨床放射生物學(xué)靶學(xué)說(shuō)臨床放射生物學(xué)77靶學(xué)說(shuō)單擊單靶情況只存在于生物大分子和低級(jí)生物，如某些小病毒和細(xì)菌。哺乳動(dòng)物細(xì)胞的輻射殺滅機(jī)制比低等生物復(fù)雜得多，常用單擊多靶學(xué)說(shuō)來(lái)解釋?zhuān)@一學(xué)說(shuō)認(rèn)為，在細(xì)胞內(nèi)有多個(gè)（n）能夠獨(dú)立承受亞致死損傷的靶，在一次照射中直至n-1個(gè)靶被擊中，細(xì)胞仍能夠修復(fù)其損傷而存活下去，但n個(gè)靶同時(shí)滅活則造成細(xì)胞死亡。

臨床放射生物學(xué)靶學(xué)說(shuō)單擊單靶情況只存在于生物大分子和低級(jí)生物，如某些小病毒78線性二次模型Thames和Bentzen于80年代提出LQ模型以DNA雙鏈斷裂造成細(xì)胞死亡為理論依據(jù)

由一個(gè)輻射粒子在通過(guò)相互靠近的DNA雙鏈處一次將其擊斷,這種方式產(chǎn)生的DNA斷裂數(shù)直接與吸收劑量成正比,S=e-αD兩個(gè)輻射粒子途經(jīng)DNA雙鏈附近,各產(chǎn)生一個(gè)彼此很靠近的單鏈斷裂,這種方式產(chǎn)生的DNA斷裂數(shù)直接與吸收劑量的平方成正比,S=e-βD2臨床放射生物學(xué)線性二次模型Thames和Bentzen于80年代提出臨床放79線性二次模型

也就是說(shuō)：假定輻射引起的細(xì)胞死亡：一種方式為射線一次擊中兩條鏈，其生物效應(yīng)與照射劑量成比例，以αd表示；另一種方式為射線分別擊中兩條鏈，其生物效應(yīng)與照射劑量的平方成比例，以βd2表示。臨床放射生物學(xué)線性二次模型也就是說(shuō)：假定輻射引起的細(xì)胞死亡：臨床放射生80線性二次模型任何類(lèi)型輻射效應(yīng)造成的細(xì)胞殺滅都是總的生物效應(yīng)為兩者之和，即S＝S·S＝e-αD·e-βD2＝e-(αD＋βD2)

單擊致死性殺滅（型）亞致死性損傷累積殺滅（型）＋臨床放射生物學(xué)線性二次模型任何類(lèi)型輻射效應(yīng)造成的細(xì)胞殺滅都是單擊致死性殺滅81線性二次模型當(dāng)一次照射引起的上述兩種效應(yīng)相等時(shí)，則D=D2，/＝D。因此，/代表的是這樣一個(gè)劑量，在此劑量照射時(shí)線性部分（D）對(duì)放射效應(yīng)的貢獻(xiàn)與平方部分（βD2）的貢獻(xiàn)相同，其單位是Gy。臨床放射生物學(xué)線性二次模型當(dāng)一次照射引起的上述兩種效應(yīng)相等時(shí)，則D=D82LQ模型推導(dǎo)LQ模型基本表達(dá)式S＝e-(αD＋βD2)

等式取對(duì)數(shù)－lnS＝（D＋D2）設(shè)分次照射中放射生物效應(yīng)（E）為細(xì)胞死亡的累積，則E＝（D＋D2）。對(duì)于分割次數(shù)為n次的照射，則E＝n（d＋d2）＝nd（＋d）＝D（＋d）等式除以

E/＝D（1＋d/）＝D[1＋d/(α/β)]臨床放射生物學(xué)LQ模型推導(dǎo)LQ模型基本表達(dá)式S＝e-(αD＋βD2)83LQ模型推導(dǎo)E/即為生物效應(yīng)等同劑量（biologicallyequivalentdose,BED），式中影響放射生物效應(yīng)的因素有總劑量D、分割劑量d和α/β值。BED對(duì)衡量生物效應(yīng)很有用。生物劑量：對(duì)生物體放射反應(yīng)的程度。物理劑量E/＝D[1＋d/(α/β)]臨床放射生物學(xué)LQ模型推導(dǎo)E/即為生物效應(yīng)等同劑量（biological84總劑量對(duì)放射效應(yīng)的影響不言而喻，分割劑量對(duì)放射生物效應(yīng)的影響與組織的α/β值密切相關(guān)，式中d/(α/β)反映的是分割劑量的變化對(duì)不同α/β值組織的影響，即分割放射敏感性，稱為單位劑量相對(duì)生物效應(yīng)（relativeeffectivenessperunitdose,RE）。

E/＝D[1＋d/(α/β)]臨床放射生物學(xué)總劑量對(duì)放射效應(yīng)的影響不言而喻，E/＝D[1＋d/(α/β85LQ模型的衍生公式

LQ模型的基本公式僅在以下假設(shè)成立時(shí)方可應(yīng)用①每次照射后的亞致死性損傷完全修復(fù)；②每次照射產(chǎn)生的生物效應(yīng)相似；③在療程中沒(méi)有細(xì)胞的增殖；④細(xì)胞周期的自我增敏忽略不計(jì)。

臨床放射生物學(xué)LQ模型的衍生公式LQ模型的基本公式僅在以下假設(shè)成立時(shí)方可86LQ模型的衍生公式

LQ模型必須加入不完全修復(fù)因子（Hm）和反映細(xì)胞增殖因素的時(shí)間因子f(T)才符合臨床放療的實(shí)際情況不完全修復(fù)BED＝D[1+d(1+Hm)/(α/β)]時(shí)間因子S＝e-nd(α＋βd)＋f(T)

E＝nd（＋d）－f(T)E/＝nd[1+d/(α/β)]-f(T)/αBED＝D[1+d/(α/β)]-f(T)/αBED＝D[1+d/(α/β)]-(0.693/α)·(T-Tk)/Tpot

臨床放射生物學(xué)LQ模型的衍生公式LQ模型必須加入不87LQ模型的衍生公式總的效應(yīng)

BED＝D[1+d(1+Hm)/(α/β)]-(0.693/α)·(T-Tk)/TpotT為總療程時(shí)間；TK為從第一次照射到加速再增殖開(kāi)始的時(shí)間，文獻(xiàn)報(bào)道為1-30天，通常取14天；

臨床放射生物學(xué)LQ模型的衍生公式總的效應(yīng)臨床放射生物學(xué)88LQ模型的衍生公式Tpot為潛在倍增時(shí)間，各部位腫瘤Tpot中位天數(shù)和范圍如下：頭頸部癌4.2和5.5（1.8-30）、頭頸部鱗癌DNA整倍體7.35（2.9-15）、非整倍體4.35（2.1-8）、宮頸癌4.5（2.9-6）、結(jié)直腸癌5.9（2-25）、食管癌6.8（2.7-9）、肺癌7（4.2-30）、胃癌9.8（6.8-14）；α值在0.2-0.4Gy-1，一般取0.3Gy-1

臨床放射生物學(xué)LQ模型的衍生公式Tpot為潛在倍增時(shí)間，各部位腫瘤Tpot89LQ模型的臨床應(yīng)用

LQ模型在臨床上的應(yīng)用主要是在考慮不同時(shí)間-劑量-分割放療方案時(shí)，計(jì)算各種組織的等效劑量，目的是根據(jù)正常組織尤其是后期反應(yīng)組織和腫瘤組織之間α/β值的差異，在改變分割方案時(shí)改進(jìn)治療比。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明在1-10Gy分割劑量范圍內(nèi)，L-Q方程能較好地反映不同分割方案的等效應(yīng)關(guān)系。

臨床放射生物學(xué)LQ模型的臨床應(yīng)用LQ模型在臨床上的應(yīng)用主要是在考慮不同時(shí)90LQ模型的臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用LQ模型進(jìn)行等效應(yīng)換算時(shí)必須非常謹(jǐn)慎。原因如下①衍生公式中加入了不完全修復(fù)因子和時(shí)間因子，但是細(xì)胞周期時(shí)相再分布造成的放射敏感性差異沒(méi)有考慮在內(nèi)；②LQ模型假設(shè)每次照射產(chǎn)生的生物效應(yīng)相等，由于G2/M阻滯和隨后的細(xì)胞周期再分布以及乏氧細(xì)胞氧合等因素，使得這一假設(shè)與實(shí)際情況存在差異；

臨床放射生物學(xué)LQ模型的臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用LQ模型進(jìn)行等效應(yīng)換算時(shí)必須非常謹(jǐn)91LQ模型的臨床應(yīng)用③LQ模型最主要的參數(shù)α/β、Hm和Tpot大部分來(lái)自動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，由于腫瘤異質(zhì)性的客觀存在和實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)尚有不完善之處，這些數(shù)據(jù)難以標(biāo)準(zhǔn)化和個(gè)體化；④理論推導(dǎo)的非常規(guī)分割放療方案與臨床實(shí)際應(yīng)用結(jié)果之間有時(shí)缺乏一致性。

臨床放射生物學(xué)LQ模型的臨床應(yīng)用③LQ模型最主要的參數(shù)α/β、Hm和Tpo92BED公式的臨床應(yīng)用計(jì)算過(guò)程

例1.既往治療肺癌腦轉(zhuǎn)移常使用每次2.0Gy，每天1次，每周5天，總劑量40Gy的常規(guī)分割方案，現(xiàn)欲改為每天1次，每周5天，總療程3周的短療程方案。問(wèn)：在保持相同的腫瘤放射生物效應(yīng)時(shí)，新方案的每次劑量和總劑量是多少？臨床放射生物學(xué)BED公式的臨床應(yīng)用計(jì)算過(guò)程例1.既往治療肺癌腦轉(zhuǎn)移常使用93BED公式的臨床應(yīng)用計(jì)算過(guò)程解：每天1次照射間隔為24小時(shí)，查表得Hm因子為0，肺癌α/β取50，兩個(gè)方案腫瘤放射生物效應(yīng)相等，故有：BED1＝BED2BED1＝D[1+d(1+Hm)/(α/β)]-(0.693/α)·(T-Tk)/Tpot＝40[1+2(1+0)/50]-(0.693/0.3)·(25-14)/4＝40×1.04-6.353＝35.247BED2＝D[1+3(1+0)/50]-(0.693/0.3)·(18-14)/4＝D×1.06-2.31＝35.247（BED1）D＝35.43Gyd＝35.43/15＝2.36Gy答：總療程3周，每次2.36Gy，總劑量35.43Gy時(shí)，對(duì)腫瘤的生物效應(yīng)與常規(guī)分割40Gy相等。臨床放射生物學(xué)BED公式的臨床應(yīng)用計(jì)算過(guò)程解：每天1次照射間隔為24小時(shí)，94BED公式的臨床應(yīng)用計(jì)算過(guò)程例2.RTOG采用每次1.2Gy，每天2次，間隔6小時(shí)，每周5天，總療程6周，總劑量72Gy的超分割方案。假設(shè)受劑量限制的后期反應(yīng)組織α/β＝3，T1/2＝1.5小時(shí)。作為后期放射損傷等效的常規(guī)分割方案（2Gy/次/天）的總劑量是多少？

臨床放射生物學(xué)BED公式的臨床應(yīng)用計(jì)算過(guò)程例2.RTOG采用每次1.2G95BED公式的臨床應(yīng)用計(jì)算過(guò)程解：由于后期反應(yīng)組織在療程中很少或沒(méi)有細(xì)胞增殖，故時(shí)間因素忽略不計(jì)。BED1＝D[1+d(1+Hm)/(α/β)]＝72[1+1.2(1+0.0625)/3]＝101.52BED2＝D[1+2(1+0)/3]＝D×5/3＝101.52（BED1）D＝60.9Gy答：常規(guī)分割照射總劑量60.9Gy時(shí)，所考慮的后期反應(yīng)組織損傷與超分割方案相等。

臨床放射生物學(xué)BED公式的臨床應(yīng)用計(jì)算過(guò)程解：由于后期反應(yīng)組織在療程中很少96二、α/β比值

表示引起細(xì)胞殺傷中單擊和雙擊成分相等時(shí)的劑量，以吸收劑量單位Gy表示。α/β比值的意義在于反映了組織生物效應(yīng)受分次劑量改變的影響程度。

臨床放射生物學(xué)二、α/β比值表示引起細(xì)胞殺傷中單擊和雙擊成分相等時(shí)97表1正常組織的α/β值組織α/β（Gy）* 早反應(yīng)組織皮膚(脫皮)9.4(6.1~14.3)11.7(9.1~15.4)21(16.2~27.8) 毛囊（脫皮）7.7(7.4~8)5.5(5.2~5.8)唇粘膜（脫皮）7.9(1.8~25.8)小腸（克?。?.1(6.8~7.5)結(jié)腸（克?。?.4(8.3~8.5)睪丸（克?。?3.9(13.4~14.3)脾（克?。?.9(7.5~10.9)晚反應(yīng)組織脊髓（癱瘓）2.5(0.7~7.7)頸段3.4(2.7~4.3)胸段4.1(2.2~6.5)腰段5.2(2~10.2)腦（LD50/10月）2.1(1.1~14.4)眼（白內(nèi)障）1.2(0.6~2.1)臨床放射生物學(xué)表1正常組織的α/β值組織α/β（Gy）* 早反應(yīng)組織皮98

早反應(yīng)組織和大多數(shù)腫瘤的α/β值大（10Gy左右）晚反應(yīng)組織α/β值?。s3Gy）。臨床放射生物學(xué)早反應(yīng)組織和大多數(shù)腫瘤的α/β值大（10Gy左右）臨99早反應(yīng)組織是指機(jī)體內(nèi)那些分裂、增殖活躍并對(duì)放射早期反應(yīng)強(qiáng)烈的組織。如腫瘤組織、上皮、粘膜、骨髓、精原細(xì)胞等。機(jī)體內(nèi)那些無(wú)再增殖能力，損傷后僅以修復(fù)代償其正常功能的細(xì)胞組織，稱為晚反應(yīng)組織，如脊髓、腎、肺、肝、皮膚、骨和脈管系統(tǒng)等。臨床放射生物學(xué)早反應(yīng)組織是指機(jī)體內(nèi)那些分裂、增殖活躍并對(duì)放射早期反應(yīng)強(qiáng)烈的100第八節(jié)腫瘤的放射生物學(xué)臨床放射生物學(xué)第八節(jié)腫瘤的放射生物學(xué)臨床放射生物學(xué)101腫瘤內(nèi)細(xì)胞的分類(lèi)：增殖細(xì)胞Proliferatingcell,P靜止細(xì)胞Quiescentcell,

QG0期細(xì)胞,臨床上腫瘤復(fù)發(fā)的根源無(wú)增殖能力的衰老細(xì)胞死亡細(xì)胞破碎細(xì)胞臨床放射生物學(xué)腫瘤內(nèi)細(xì)胞的分類(lèi)：增殖細(xì)胞Proliferatingce102(一)人體腫瘤的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)Collins1956年首次測(cè)定人體腫瘤生長(zhǎng)速度腫瘤倍增時(shí)間（doublingtime,TD）在病人與病人間差異很大人體腫瘤TD：4天～１年以上，中位數(shù)三個(gè)月對(duì)比之下，在同一病人身上的所有轉(zhuǎn)移灶卻有類(lèi)似生長(zhǎng)速度。臨床放射生物學(xué)(一)人體腫瘤的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)Collins1956年103組織類(lèi)型和生長(zhǎng)速度之間肯定有相關(guān)性:胚胎性腫瘤，27天；惡性淋巴瘤，29天；中胚層肉瘤，41天；鱗狀細(xì)胞癌，58天；腺癌，82天。此外，分化程度似乎和倍增時(shí)間也有關(guān)，分化差的癌一般進(jìn)展較快。臨床放射生物學(xué)組織類(lèi)型和生長(zhǎng)速度之間肯定有相關(guān)性:臨床放射生物學(xué)104基本概念2）腫瘤的生長(zhǎng)速度

對(duì)腫瘤生長(zhǎng)速度的描述包括如下參數(shù)：

臨床放射生物學(xué)基本概念2）腫瘤的生長(zhǎng)速度臨床放射生物學(xué)105腫瘤的體積倍增時(shí)間（tumorvolumedoublingtime,Td)由3個(gè)主要因素決定：細(xì)胞周期時(shí)間（thecellcycletime)生長(zhǎng)比例(thegrowthfraction)細(xì)胞丟失速率（therateofcelllose)臨床放射生物學(xué)腫瘤的體積倍增時(shí)間臨床放射生物學(xué)106細(xì)胞周期與TD

細(xì)胞周期時(shí)間（Tc）：細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束的時(shí)間間隔。臨床放射生物學(xué)細(xì)胞周期與TD細(xì)胞周期時(shí)間（Tc）：細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下107生長(zhǎng)比例

（Growthfraction,GF）PGF=P+Q臨床放射生物學(xué)生長(zhǎng)比例

（Growthfraction,G108生長(zhǎng)比例與TD人體腫瘤的生長(zhǎng)比例：30–80%惡性淋巴瘤和胚胎癌的生長(zhǎng)比例：90%腺癌僅為6%左右。早期，腫瘤體積較小，GF較大，對(duì)放射較敏感。晚期，腫瘤體積增大，GF變小，腫瘤對(duì)放射治療常不敏感。

臨床放射生物學(xué)生長(zhǎng)比例與TD人體腫瘤的生長(zhǎng)比例：30–80%臨床放射生物學(xué)109腫瘤的生長(zhǎng)速度潛在倍增時(shí)間（potentialdoublingtime,Tpot)指假設(shè)在沒(méi)有細(xì)胞丟失情況下腫瘤細(xì)胞群體增加一倍所需的時(shí)間（Steel,1977)。TsTpot=_______LITs：s期持續(xù)時(shí)間，LI：標(biāo)記指數(shù)，：校正系數(shù)（0.7-1.0）臨床放射生物學(xué)腫瘤的生長(zhǎng)速度潛在倍增時(shí)間（potentialdoubli110細(xì)胞丟失與TD

腫瘤生長(zhǎng)是細(xì)胞分裂增殖與細(xì)胞丟失之間平衡的結(jié)果。正常組織中，細(xì)胞丟失率為100%腫瘤組織中細(xì)胞丟失率<1

臨床放射生物學(xué)細(xì)胞丟失與TD腫瘤生長(zhǎng)是細(xì)胞分裂增殖與細(xì)胞丟失之間平衡的結(jié)111二、放射線對(duì)腫瘤的作用

(一)局部控制腫瘤的理論基礎(chǔ)臨床放射生物學(xué)二、放射線對(duì)腫瘤的作用

(一)局部控制腫瘤的理論基礎(chǔ)臨床放射112放射治療中的劑量--效應(yīng)關(guān)系當(dāng)照射劑量低于一個(gè)實(shí)際的閾值劑量時(shí)，隨照射劑量的增加其治愈可能性逐漸增加，某些腫瘤可接近100％控制臨床放射生物學(xué)放射治療中的劑量--效應(yīng)關(guān)系臨床放射生物學(xué)113劑量--效應(yīng)曲線的形狀電離輻射的劑量--效應(yīng)曲線呈“S”形隨劑量趨于“0”，輻射效應(yīng)的發(fā)生率也趨于“0”在高劑量時(shí)輻射效應(yīng)趨于“100%”臨床放射生物學(xué)劑量--效應(yīng)曲線的形狀臨床放射生物學(xué)114但由于正常組織耐受量的限制，使可應(yīng)用的治愈劑量被限制于較小范圍。臨床放射生物學(xué)但由于正常組織耐受量的限制，使可應(yīng)用的治愈劑量被限制于較小范1152、腫瘤體積和治愈可能性間關(guān)系腫瘤的體積效應(yīng)臨床上可檢查出來(lái)的最小腫瘤是1g，lOOg的腫瘤直徑為5.5cm。大腫瘤比小腫瘤難治（主要是需要?dú)绲目寺≡醇?xì)胞數(shù)多）。療程結(jié)束克隆源細(xì)胞的存活比約10-9時(shí)可以治愈臨床放射生物學(xué)2、腫瘤體積和治愈可能性間關(guān)系腫瘤的體積效應(yīng)臨床放射生物學(xué)116存活細(xì)胞的數(shù)量與初始細(xì)胞數(shù)及每分割劑量所殺滅的細(xì)胞數(shù)量相關(guān)。臨床甚至顯微鏡都難以發(fā)現(xiàn)的、亞臨床病灶45~50Gy，可使90%以上的病灶獲得控制。臨床放射生物學(xué)存活細(xì)胞的數(shù)量與初始細(xì)胞數(shù)及每分割劑量所殺滅的細(xì)胞數(shù)量相關(guān)。117腫瘤細(xì)胞數(shù)>106/cm3，顯微鏡下可發(fā)現(xiàn)的微小病灶60~65Gy臨床可見(jiàn)或可觸及的腫瘤病灶65Gy以上臨床放射生物學(xué)腫瘤細(xì)胞數(shù)>106/cm3，顯微鏡下可發(fā)現(xiàn)的微小病灶臨床放射118照射后腫瘤體積與預(yù)后放射治療可治愈性和腫瘤消退之間沒(méi)有嚴(yán)格的相關(guān)性。因腫瘤縮小很快而降低照射劑量是錯(cuò)誤的。在同一類(lèi)型的腫瘤內(nèi)，治療結(jié)束時(shí)，腫瘤已完全消退的病人局部控制的可能性較大。臨床放射生物學(xué)照射后腫瘤體積與預(yù)后放射治療可治愈性和腫瘤消退之間沒(méi)有嚴(yán)格的119(二)人體腫瘤放射敏感性及其影響因素

放射敏感性是指放射效應(yīng)，按放射治療腫瘤的效應(yīng)把不同腫瘤分成三類(lèi)

放射敏感

中等敏感放射抗拒臨床放射生物學(xué)(二)人體腫瘤放射敏感性及其影響因素放射敏感120腫瘤放射敏感性因素包括增殖動(dòng)力學(xué)的差異克隆源性細(xì)胞比例的變化細(xì)胞內(nèi)在放射敏感性潛在致死損傷和亞致死損傷的修復(fù)及宿主和腫瘤之間的關(guān)系等臨床放射生物學(xué)腫瘤放射敏感性因素包括臨床放射生物學(xué)121第九節(jié)

分次放射治療的生物學(xué)基礎(chǔ)

放射治療從一開(kāi)始就基本上是分次治療的模式臨床放射生物學(xué)第九節(jié)分次放射治療的生物學(xué)基礎(chǔ)放射治療從122分次放射治療方式常規(guī)分割方式(1.8-2Gy/次,5次/周)1920年,Coutard創(chuàng)立非常規(guī)分割方式！臨床放射生物學(xué)分次放射治療方式常規(guī)分割方式(1.8-2Gy/次,5次/周)123影響分次放射治療的生物學(xué)因素“4Rs”放射損傷的修復(fù)(repairofradiationdamage)周期內(nèi)細(xì)胞的再分布(redistributionwithinthecellcycle)氧效應(yīng)及乏氧細(xì)胞的再氧合(oxygeneffectandreoxygenation)再群體化(repopulation)。！臨床放射生物學(xué)影響分次放射治療的生物學(xué)因素“4Rs”放射損傷的修復(fù)(rep124輻射致細(xì)胞損傷的分類(lèi)致死性損傷（lethaldamage,LD）亞致死性損傷（sublethaldamage,SLD）潛在致死性損傷（potentiallethaldamage,PLD）臨床放射生物學(xué)輻射致細(xì)胞損傷的分類(lèi)致死性損傷（lethaldamage125(二)亞致死性損傷的修復(fù)1959年Elkind發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞受照射產(chǎn)生亞致死損傷而保持修復(fù)能力時(shí)，細(xì)胞在3小時(shí)內(nèi)完成這種修復(fù)。定義：指將某一既定單次照射劑量分成間隔一定時(shí)間的兩次時(shí)所觀察到的存活細(xì)胞增加的現(xiàn)象。

臨床放射生物學(xué)(二)亞致死性損傷的修復(fù)1959年Elkind發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞受1261．亞致死損傷的修復(fù)受許多因素影響多數(shù)情況下可用T1/2為1.5小時(shí)來(lái)估算，如果兩次照射間隔為6小時(shí)，正常組織經(jīng)過(guò)4個(gè)T1/2后已經(jīng)修復(fù)了93.75%的亞致死損傷所以在臨床非常規(guī)分割照射過(guò)程中，兩次照射之間間隔時(shí)間應(yīng)大于6小時(shí)，以利于亞致死損傷的完全修復(fù)臨床放射生物學(xué)1．亞致死損傷的修復(fù)受許多因素影響臨床放射生物學(xué)127意義：分次劑量對(duì)晚反應(yīng)組織有保護(hù)作用臨床放射生物學(xué)意義：分次劑量對(duì)晚反應(yīng)組織有保護(hù)作用臨床放射生物學(xué)128因?yàn)樵谀[瘤放療中，晚反應(yīng)組織損傷是限制腫瘤劑量提高的主要因素之一：晚反應(yīng)組織的亞致死損傷修復(fù)能力〉早反應(yīng)組織。在一定范圍內(nèi)，減少分割劑量可提高晚反應(yīng)組織的耐受量，而對(duì)早反應(yīng)組織和腫瘤組織的殺滅效應(yīng)沒(méi)有明顯影響。臨床放射生物學(xué)因?yàn)樵谀[瘤放療中，晚反應(yīng)組織損傷是限制腫瘤劑量提高的主要因素129所以大分次劑量對(duì)晚反應(yīng)組織更為有害。持續(xù)的較低的分次劑量可使晚反應(yīng)正常組織比早反應(yīng)正常組織及腫瘤受較少損傷。

臨床放射生物學(xué)所以大分次劑量對(duì)晚反應(yīng)組織更為有害。臨床放射生物學(xué)130亞致死損傷的修復(fù)和分割劑量Lee等報(bào)道621例鼻咽癌每次照射4.2Gy，2次/周，總劑量50.4Gy，10年顳葉壞死發(fā)生率18%另一組320例，2.5Gy,4次/周,總劑量60Gy,10年顳葉壞死發(fā)生率僅5%。臨床放射生物學(xué)亞致死損傷的修復(fù)和分割劑量Lee等報(bào)道621例鼻咽癌每次照射1312．潛在致死損傷的修復(fù)：指照射后改變細(xì)胞的環(huán)境條件，因潛在致死損傷的修復(fù)或表達(dá)而影響既定劑量照射后細(xì)胞存活比例的現(xiàn)象。臨床放射生物學(xué)2．潛在致死損傷的修復(fù)：指照射后改變細(xì)胞的環(huán)境條件，因潛在致132此種修復(fù)對(duì)臨床放療很重要。某些放射耐受的腫瘤可能與它們的潛在致死損傷修復(fù)能力有關(guān)：

即放射敏感的腫瘤潛在致死損傷修復(fù)不充分，而放射耐受腫瘤具有較充分的潛在致死損傷修復(fù)機(jī)制。臨床放射生物學(xué)此種修復(fù)對(duì)臨床放療很重要。臨床放射生物學(xué)133二、周期內(nèi)細(xì)胞的再分布

離體培養(yǎng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，處于不同周期時(shí)相的細(xì)胞放射敏感性是不同的。臨床放射生物學(xué)二、周期內(nèi)細(xì)胞的再分布離體培養(yǎng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，處于不同周期134細(xì)胞增殖周期M、G2期最敏感S期的細(xì)胞(特別是晚S期)抵抗臨床放射生物學(xué)細(xì)胞增殖周期M、G2期最敏感S期的細(xì)胞(特別是晚S期)抵抗135處于S期的細(xì)胞(特別是晚S期)是耐受的處于G2和M期的細(xì)胞是最放射敏感的，可能是G2期細(xì)胞在分裂前沒(méi)有充足的時(shí)間修復(fù)放射損傷。臨床放射生物學(xué)處于S期的細(xì)胞(特別是晚S期)是耐受的臨床放射生物學(xué)136再分布現(xiàn)象

一般認(rèn)為，分次放療中存在著處于相對(duì)放射抗拒時(shí)相的細(xì)胞放射敏感時(shí)相移動(dòng)的再分布現(xiàn)象，這有助于提高放射線對(duì)腫瘤細(xì)胞殺傷現(xiàn)象如果不能進(jìn)行有效的細(xì)胞周期內(nèi)時(shí)相的再分布，則也可能成為放射抗拒的機(jī)制之—臨床放射生物學(xué)再分布現(xiàn)象一般認(rèn)為，分次放療中存在著處于相對(duì)放射抗137細(xì)胞周期時(shí)相的再分布效應(yīng)

因早期反應(yīng)的腫瘤和正常組織都具有這一“自身增敏”效應(yīng)，而晚反應(yīng)組織不具備這一特征。

意義：

細(xì)胞周期再分布提高療晚反應(yīng)正常組織與腫瘤的治療差異。臨床放射生物學(xué)細(xì)胞周期時(shí)相的再分布效應(yīng)細(xì)胞周期再分布提高療晚反應(yīng)正常組織138三、氧效應(yīng)及乏氧細(xì)胞的再氧合（oxygeneffectandreoxygenation）(一)氧的重要性：早期的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞對(duì)電離輻射的效應(yīng)強(qiáng)烈地依賴于氧的存在臨床放射生物學(xué)三、氧效應(yīng)及乏氧細(xì)胞的再氧合（oxygeneffecta139氧效應(yīng)

人們把氧在放射線和生物體相互作用中所起的影響，稱為氧效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，氧效應(yīng)只發(fā)生在照射期間或照射后數(shù)毫秒內(nèi)。隨著氧水平的增高放射敏感性有一個(gè)梯度性增高，最大變化發(fā)生在0-20mmHg臨床放射生物學(xué)氧效應(yīng)人們把氧在放射線和生物體相互作用中所起的影140(二)腫瘤乏氧：實(shí)體瘤的生長(zhǎng)需要不斷地誘導(dǎo)血供，這個(gè)過(guò)程稱之為血管生成。如不能滿足腫瘤生長(zhǎng)中的需要，因此造成營(yíng)養(yǎng)不良和供氧不足區(qū)域，乏氧細(xì)胞便存在這些區(qū)域，但這些乏氧細(xì)胞仍是有活力的。臨床放射生物學(xué)(二)腫瘤乏氧：實(shí)體瘤的生長(zhǎng)需要不斷地誘導(dǎo)血供，這個(gè)過(guò)程稱之141VascularsupplyandtumorgrowthBloodOxygenatedHypoxicNecrosisVesselCellsCellsApoptosisoxygenLabellingindex35%20%10%0%臨床放射生物學(xué)Vascularsupplyandtumorgrow142ANOVELTOOVERCOME

HYPOXICTUMORRESISTANCE

Cu-ATSM-GUIDEDIMRT

臨床放射生物學(xué)ANOVELTOOVERCOME

HYPOXIC143臨床實(shí)驗(yàn)已間接地證明人實(shí)體腫瘤有乏氧細(xì)胞存在，并能影響放射效應(yīng)。臨床放射生物學(xué)臨床實(shí)驗(yàn)已間接地證明人實(shí)體腫瘤有乏氧細(xì)胞存在，并能影響放射效144(三)乏氧細(xì)胞的再氧合:那些處于即將壞死邊緣部位的細(xì)胞但仍有一定活力的細(xì)胞稱為乏氧細(xì)胞直徑<1mm的腫瘤是充分氧合的,

超過(guò)這個(gè)大小會(huì)出現(xiàn)乏氧.BloodOxygenatedHypoxicNecrosisVesselCellsCellsApoptosis臨床放射生物學(xué)(三)乏氧細(xì)胞的再氧合:那些處于即將壞死邊緣部位的細(xì)胞但仍有145如果用大劑量單次照射腫瘤，腫瘤內(nèi)大多數(shù)放射敏感的氧合好的細(xì)胞將被殺死，剩下的那些活細(xì)胞是乏氧的。因此，照射后即刻的乏氧分?jǐn)?shù)將會(huì)接近100％，然后逐漸下降并接近初始值，這種現(xiàn)象稱為再氧合。臨床放射生物學(xué)如果用大劑量單次照射腫瘤，腫瘤內(nèi)大多數(shù)放射敏感的氧合好的細(xì)胞146Putten和Kallman證實(shí)：分次治療時(shí)，腫瘤內(nèi)乏氧細(xì)胞比例過(guò)24hrs就可恢復(fù)到照射前水平。意義：“乏氧細(xì)胞的顯像”研究及“生物適形”研究是目前研究的熱點(diǎn)分次照射有利于乏氧細(xì)胞的再氧合，可采用分次放療的方法使其不斷氧合并逐步殺滅。臨床放射生物學(xué)Putten和Kallman證實(shí)：分次治療時(shí)，腫瘤內(nèi)乏氧細(xì)胞147四、再群體化(repopulation)放射損傷之后，組織的干細(xì)胞及子代細(xì)胞在機(jī)體調(diào)節(jié)機(jī)制作用下，增殖、分化、恢復(fù)組織原來(lái)形態(tài)的過(guò)程稱做再群體化（細(xì)胞的再增殖）。臨床放射生物學(xué)四、再群體化(repopulation)放射損傷之后，組織的148對(duì)腫瘤照射或使用細(xì)胞毒性藥物后，可啟動(dòng)腫瘤存活的克隆源細(xì)胞，使之比照射或用藥以前分裂得更快，這稱之為加速再群體化。臨床放射生物學(xué)對(duì)腫瘤照射或使用細(xì)胞毒性藥物后，可啟動(dòng)腫149受照射組織的再群體化反應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)間在不同組織之間有所不同。人腫瘤干細(xì)胞的再群體化在開(kāi)始治療后的28天左右開(kāi)始加速，放射治療期間存活的克隆源性細(xì)胞的再群體化是造成早反應(yīng)組織、晚反應(yīng)組織及腫瘤之間效應(yīng)差別的重要因素之—。臨床放射生物學(xué)受照射組織的再群體化反應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)間在不同組織之間有所不同。臨150頭頸部腫瘤在療程后期(4周左右)出現(xiàn)加速再群體化，這時(shí)根據(jù)情況對(duì)治療方案進(jìn)行時(shí)間—?jiǎng)┝康谋匾{(diào)整是可行的。后程加速超分割臨床放射生物學(xué)頭頸部腫瘤在療程后期(4周左右)出現(xiàn)加速再群體化，這時(shí)根據(jù)情151腫瘤再群體化有重要臨床意義不要延長(zhǎng)治療時(shí)間1.如急性反應(yīng)重，治療期間必須有一個(gè)間斷，應(yīng)盡量短；2.不考慮單純分段放療；3.由于非醫(yī)療原因的治療中斷，有時(shí)需采取措施“趕上”；4.增殖周期短的腫瘤可采用加速分割。

臨床放射生物學(xué)腫瘤再群體化有重要臨床意義臨床放射生物學(xué)152分次照射4R原理概括分割劑量給晚反應(yīng)組織更好的修復(fù)亞致死損傷的時(shí)間。分次照射期間細(xì)胞周期時(shí)相再分布對(duì)快速增殖組織有增敏作用。分次照射期間乏氧細(xì)胞再氧合是迅速的，起到腫瘤組織自身增敏作用（早反應(yīng)組織）。放療中腫瘤的加速再群體化能力，使得放療的時(shí)間不做不必要的延長(zhǎng)。臨床放射生物學(xué)分次照射4R原理概括分割劑量給晚反應(yīng)組織更好的修復(fù)亞致死損傷153五、

臨床放射治療中

非常規(guī)分割治療研究

臨床放射生物學(xué)五、

臨床放射治療中

非常規(guī)分割治療研究臨床154分割放療基本原則放療所需總劑量應(yīng)在盡可能短的總療程時(shí)間內(nèi)給予，每次使用最小的實(shí)用劑量。臨床放射生物學(xué)分割放療基本原則放療所需總劑量應(yīng)在盡可能短的總療程時(shí)間內(nèi)給予155非常規(guī)分割放射治療臨床上主要有三種類(lèi)型①超分割放療（hyperfractionatedradiationtherapy,HRT）②加速超分割放療（hyperfractionatedacceleratedradiationtherapy,HART）③低分割放療（hypofractionatedradiationtherapy）

臨床放射生物學(xué)非常規(guī)分割放射治療臨床上主要有三種類(lèi)型臨床放射生物學(xué)156(一)超分割放射治療：定義：目的是進(jìn)一步分開(kāi)早反應(yīng)組織和晚反應(yīng)組織的效應(yīng)差別。在與常規(guī)分割方案相同的總治療時(shí)間內(nèi)，在保持相同總劑量的情況下每天照射2次。臨床放射生物學(xué)(一)超分割放射治療：目的是進(jìn)一步分開(kāi)早反應(yīng)組織和晚反應(yīng)組織157超分割放療基本原理是使用小于常規(guī)的分割劑量，提高后期反應(yīng)組織的耐受劑量，在不增加后期反應(yīng)組織損傷的基礎(chǔ)上提高總劑量，使腫瘤受到更高生物效應(yīng)劑量的照射。根據(jù)這一原理，只有腫瘤的α/β值大于周邊危及器官后期反應(yīng)組織的α/β值時(shí)，才適合超分割放療。多數(shù)人類(lèi)腫瘤增殖較快，α/β值較大臨床放射生物學(xué)超分割放療基本原理是使用小于常規(guī)的分割劑量，提高后期反應(yīng)組織158超分割放療益處還包括1.增加細(xì)胞周期再分布機(jī)會(huì)和2.增加乏氧腫瘤細(xì)胞的再氧合臨床放射生物學(xué)超分割放療益處還包括臨床放射生物學(xué)159加速超分割放療基本原理是在分次間隔時(shí)間足夠長(zhǎng)的前提下，總療程時(shí)間與后期放射損傷的關(guān)系不大，急性反應(yīng)由于每周劑量增加而明顯加重，因而成為這種分割方式的劑量限制性因素?？s短總療程以克服放療中腫瘤細(xì)胞加速再增殖，同時(shí)降低分割劑量以保護(hù)后期反應(yīng)組織。臨床放射生物學(xué)加速超分割放療基本原理是在分次間隔時(shí)間足夠長(zhǎng)的前提下，總療程160加速超分割放療連續(xù)加速超分割放療：是目前療程最短，周劑量最高的分割方案。試圖在腫瘤加速再增殖尚未開(kāi)始或程度較輕時(shí)結(jié)束治療，同時(shí)降低總劑量以減輕急性反應(yīng)。

同期小野加量加速超分割放療：在大野（包括原發(fā)灶和淋巴引流區(qū)）照射的某一時(shí)期加用小野（僅包括臨床腫瘤灶），療程縮短限于臨床腫瘤，通過(guò)減少加速放療中正常組織的受照體積來(lái)減輕急性反應(yīng)。臨床放射生物學(xué)加速超分割放療連續(xù)加速超分割放療：是目前療程最短，周劑量最高161分段加速超分割放療：總療程短于常規(guī)放療，療程中插入休息時(shí)間以減輕急性反應(yīng)。

后程加速超分割放療：有資料顯示腫瘤加速再增殖主要發(fā)生在后半療程。因此，療程前半段采用常規(guī)分割，后程縮野加速超分割照射，同時(shí)前半段常規(guī)放療刺激正常早期反應(yīng)組織加速增殖，有利于后程耐受加速放療。臨床放射生物學(xué)分段加速超分割放療：總療程短于常規(guī)放療，療程中插入休息時(shí)間以162

逐步遞量加速超分割放療：分割劑量逐步遞增，周劑量逐漸增加。符合療程中腫瘤加速再增殖逐步加重的趨勢(shì)，同時(shí)有利于正常早期反應(yīng)組織耐受較高劑量的照射。臨床放射生物學(xué)逐步遞量加速超分割放療：分割劑量逐步遞增，周劑量逐漸增加。163加速超分割放療臨床放射生物學(xué)加速超分割放療臨床放射生物學(xué)164低分割放療

定義指增加每次分割劑量，減少分割次數(shù)，縮短總療程。在這種分割方式下，與常規(guī)分割達(dá)到同樣急性反應(yīng)的總劑量，將會(huì)加重后期放射損傷。由于大多數(shù)腫瘤屬于增殖旺盛組織，α/β較高，對(duì)射線的反應(yīng)類(lèi)似于早期反應(yīng)組織，這種分割方式會(huì)降低治療比。臨床放射生物學(xué)低分割放療定義指增加每次分割劑量，減少分割次數(shù)，縮短總療程165第十節(jié)

正常組織的放射損傷

臨床放射生物學(xué)第十節(jié)

正常組織的放射損傷

臨床放射生物學(xué)166放射治療的基本目標(biāo)盡量消滅腫瘤

盡量避免或減少對(duì)正常組織的損傷

臨床放射生物學(xué)放射治療的基本目標(biāo)盡量消滅腫瘤臨床放射生物學(xué)167臨床放射生物學(xué)臨床放射生物學(xué)168

腫瘤的精確放療-創(chuàng)新與完美

StandardManagementModel臨床放射生物學(xué)腫瘤的精確放療-創(chuàng)新與完美

StandardManag169

靶區(qū)劑量升級(jí)和治療增益

TCP/NTCP&TherapeuticRatio

DoseProbabilityP&A-RTSensitizerTCPNTCPTR臨床放射生物學(xué)靶區(qū)劑量升級(jí)和治療增益

TCP/NTCP&Therap170一、正常組織結(jié)構(gòu)劃分臨床放射生物學(xué)一、正常組織結(jié)構(gòu)劃分臨床放射生物學(xué)171正常組織結(jié)構(gòu)劃分細(xì)胞層次---有三種不同分化層次的細(xì)胞

1、干細(xì)胞2、分化或功能細(xì)胞3、正在成熟的細(xì)胞臨床放射生物學(xué)正常組織結(jié)構(gòu)劃分臨床放射生物學(xué)172干細(xì)胞定義可以分裂很多次，并形成有一定分化特征的、可辨認(rèn)的干細(xì)胞和即將分化的細(xì)胞正常情況下大部分干細(xì)胞都處于Go期,但刺激以后可很快進(jìn)入細(xì)胞周期。臨床放射生物學(xué)干細(xì)胞可以分裂很多次，并形成有一定分化特征的、可辨認(rèn)的干細(xì)胞173正常組織結(jié)構(gòu)組分及反應(yīng)模式

細(xì)胞的放射敏感性取決于細(xì)胞的類(lèi)型和每型細(xì)胞的分化程度。在所有細(xì)胞中:干細(xì)胞最為敏感，正在成熟的細(xì)胞放射敏感性較低，不再分裂的充分分化了的細(xì)胞放射抗拒臨床放射生物學(xué)正常組織結(jié)構(gòu)組分及反應(yīng)模式

細(xì)胞的放射敏感性取決于細(xì)胞的類(lèi)型174正常組織的放射效應(yīng)有二種類(lèi)型：

1.早期或急性反應(yīng)組織2.晚反應(yīng)組織根據(jù)：1、α/β值2、照射后出現(xiàn)反應(yīng)早晚臨床放射生物學(xué)正常組織的放射效應(yīng)根據(jù)：臨床放射生物學(xué)175早期或急性反應(yīng)組織照射后出現(xiàn)反應(yīng)早

α/β值為10左右上皮、粘膜、骨髓、精原細(xì)胞等組織放療過(guò)程中,其存活干細(xì)胞再增殖是損傷補(bǔ)償?shù)闹饕问脚R床放射生物學(xué)早期或急性反應(yīng)組織照射后出現(xiàn)反應(yīng)早臨床放射生物學(xué)176晚反應(yīng)組織

照射后出現(xiàn)反應(yīng)晚

α/β值<3脊髓、腎、肺、肝、皮膚、骨、纖維脈管等重要的保護(hù)機(jī)制:損傷修復(fù)、細(xì)胞周期的再分布臨床放射生物學(xué)晚反應(yīng)組織

照射后出現(xiàn)反應(yīng)晚臨床放射生物學(xué)177

二、早期和晚期放射反應(yīng)的發(fā)生機(jī)制

(一)早反應(yīng)組織、晚反應(yīng)組織與分次劑量：晚反應(yīng)組織比早反應(yīng)組織對(duì)分次劑量的變化更敏感加大分次量，晚反應(yīng)組織損傷加重當(dāng)分次劑量大于2Gy時(shí)，晚期并發(fā)癥明顯增加臨床放射生物學(xué)

二、早期和晚期放射反應(yīng)的發(fā)生機(jī)制

(一)早反應(yīng)組織、晚反178

(二)早反應(yīng)組織、晚反應(yīng)組織與總治療時(shí)間縮短總治療時(shí)間會(huì)增加對(duì)腫瘤的殺滅，但一般不會(huì)加重晚反應(yīng)組織的損傷，相反，早反應(yīng)組織損傷加重。腫瘤類(lèi)似于早反應(yīng)組織，因此，在不致引起嚴(yán)重急性反應(yīng)的情況下，為保證腫瘤得到控制應(yīng)盡量縮短總治療時(shí)間。臨床放射生物學(xué)

(二)早反應(yīng)組織、晚反應(yīng)組織與總治療時(shí)間臨床放射生物學(xué)179功能亞單位層次---有二種不同類(lèi)型功能性亞單位(Subfunctionunits,SFU)

1.并聯(lián)排列2.串聯(lián)排列臨床放射生物學(xué)功能亞單位層次1.并聯(lián)排列2.串聯(lián)排列臨床放射生物學(xué)180

生物-物理效應(yīng)及分類(lèi)

Bio-physicsEffect&Classification

2.并聯(lián)器官：

(ParallelStringSubunits)

1.串聯(lián)器官：

(SerialStringSubunits)

mn

臨床放射生物學(xué)生物-物理效應(yīng)及分1812.并聯(lián)排列：m器官的功能單位以“并行”形式相連接，某一功能單位的損傷不會(huì)引起周?chē)δ軉挝坏墓δ苷系K如肝臟、肺臟，腮腺，顳葉等等。該類(lèi)器官的損傷程度與全器官中受損的功能單位數(shù)量多少有關(guān)，即與某個(gè)平均劑量水平的受照射體積大小有關(guān)

臨床放射生物學(xué)2.并聯(lián)排列：m器官的功能單位以“并行”形式相連接，某一功能1821.串聯(lián)排列:器官的功能單位呈“串行”相連接，其中一個(gè)單位的損傷會(huì)導(dǎo)致其它功能單位的功能障礙一個(gè)亞單位的破壞可導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)功能的失去，如脊髓、腦干、視神經(jīng)等，這類(lèi)器官的損傷程度與全結(jié)構(gòu)中最大劑量相關(guān)臨床放射生物學(xué)1.串聯(lián)排列:器官的功能單位呈“串行”相連接，其中一個(gè)單位的183四、不同正常組織的體積耐受劑量一般來(lái)說(shuō)，臨床放射治療中所能耐受的總劑量取決于照射野的體積。耐受劑量被定義為：產(chǎn)生臨床可接受的綜合征的劑量。臨床放射生物學(xué)四、不同正常組織的體積耐受劑量一般來(lái)說(shuō)，臨床184（一）常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)治療條件下TD5/5為最小耐受量，指在標(biāo)準(zhǔn)治療條件下，治療后5年內(nèi)小于或等于5%的病例發(fā)生嚴(yán)重并發(fā)癥的劑量。TD50/5為最大耐受劑量，指在標(biāo)準(zhǔn)治療條件下，治療后5年，50%的病例發(fā)生嚴(yán)重并發(fā)癥的劑量。臨床放射生物學(xué)（一）常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)治療條件下臨床放射生物學(xué)185耐受劑量的正確認(rèn)識(shí)只能代表一種幾率非標(biāo)準(zhǔn)條件的照射方式的影響再程放療的影響精確設(shè)計(jì)和精確治療年齡的影響全身性疾病的影響其他治療手段的影響（化療、生物修飾劑甚至手術(shù)）臨床放射生物學(xué)耐受劑量的正確認(rèn)識(shí)只能代表一種幾率臨床放射生物學(xué)186表2各類(lèi)正常組織放射耐受量（cGy）

器官損傷1%-5%25%-30%照射面積或長(zhǎng)度

(TD5/5)(TD50/5)皮膚潰瘍,嚴(yán)重纖維化55007000100cm2口腔粘膜潰瘍,粘膜發(fā)炎6000750050cm2食管食管炎,潰瘍,狹窄6000750075cm2胃潰瘍,穿孔,出血45005500100cm2小腸潰瘍,穿孔,出血50006500100cm2結(jié)腸潰瘍,狹窄45006500100cm2直腸潰瘍,狹窄60008000100cm2唾液腺口腔干燥5000700050cm2肝臟急性,慢性肝炎25004000全肝15002000全肝條狀照射臨床放射生物學(xué)表2各類(lèi)正常組織放射耐受量（cGy）器官損傷1%-5%187表2（續(xù)）各類(lèi)正常組織放射耐受量（cGy）器官損傷1%-5%25%-30%照射面積或長(zhǎng)度

(TD5/5)(TD50/5)

肝功能衰竭、腹水35004500全肝腎臟急、慢性腎炎20002500全腎15002000全腎條狀照射膀胱攣縮600080