临床放射生物学基础.pdf

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1、临床放射生物学根底临床放射生物学是研究电离辐射对肿瘤组织和正常组织的效应以及研究这两类组织被射线作用后所引起的生物反响的一门学科。它是放射肿瘤学的四大支柱肿瘤学、放射物理学、放射生物学和放射治疗学 之一，因此从事肿瘤放射治疗的医生必须掌握这门学科的根底知识。第一章 物理和化学根底第一节 线性能量传递一、概念线性能量传递(linear energy transfer,LET)是指射线在行径轨迹上，单位长度的能量转换。单位是 KeV/um。注意，LET 有两层含义，其物理学含义为带电粒子穿行介质时能量的损失即阻止本领，而 LET 的生物学含义那么强调带电粒子穿行介质时能量被介质吸收的线性比率。例如

2、，射线在穿过细胞核时，以孤立单个的电离或激发形式将大局部能量沉积在细胞核中，引起 DNA 损伤，其中大局部损伤又能够被细胞核中的酶修复，1Gy 的吸收剂量相当于产生1000 个射线轨迹，故射线属于低LET；粒子在穿过细胞核时产生的轨迹少，但每条轨迹的电离强度大，因而产生的损伤大，这种损伤常常累及邻近的多个碱基对，于是损伤难以修复，1Gy 的吸收剂量相当于产生4 个粒子轨迹，故粒子属于高LET。一般认为10KeV/um是高 LET 和低 LET 的分界值，LET 值10KeV/um 时称低 LET 射线，如 X、射线，LET值10KeV/um 时称高 LET 射线，如中子、质子、粒子。二、高 L

3、ET 射线特性1.物理学特点：高LET 存在 Bragg 峰，即射线进入人体后最初的阶段能量释放沉积不明显，到达一定深度后能量突然大量释放形成Bragg 峰 即射线在射程前端剂量相对较小,而到射程末端剂量到达最大值，随后深部剂量又迅速跌落。2.高 LET 生物效应特点：(1)相对生物效应RBE 高，致死效应强，细胞生存曲线的陡度加大；(2)氧增强比(OER)小，对乏氧细胞的杀伤力较大；(3)亚致死性损伤的修复能力小，细胞生存曲线无肩部；(4)细胞周期依赖性小，高 LET 能够杀伤常规放疗欠敏感的 G0 期和S 期细胞。图 01 不同 LET 的细胞存活曲线如图 01 所示，1.相等照射剂量的情

4、况下，随着 LET 值的增加，细胞杀伤作用增强，2.随着LET 值的增加，细胞存活曲线变得越来越陡峭，曲线肩部越来越小。表 不同类型和不同能量的电离辐射的传能线密度辐射类型线X 线粒子粒 子 动 能 传 能 线 密 度辐射类型MeVkeV/m8250kVp32中子质子粒子实用文档.粒子动能 传 能 线 密 度MeVkeV/m4143401712451712130279025第二节 相对生物效应产生同样的生物效应时，标准射线的剂量与测试射线的剂量的比值称为相对生物效应relative biological effect，RBE。公式为：式中，Dref 是标准射线的剂量，Dtest 是产生同样的生

5、物效应的测试射线的剂量。标准的光子线是 250keV 的 X 射线或 60Co射线，从放疗的角度来说，以 60Co射线作为标准射线更具有优势，因为后者杀死细胞的效应比前者低 15%。250keV 的 X 射线或 60Co射线的 RBE1。一般用 RBE 来比较高 LET 与低 LET 的辐射效应，目前 RBE 更多地被用来比较高剂量率 X 线与低剂量率 X 线的辐射效应。注意，1.不同类型的射线，即使照射剂量相等，也不会产生一样的辐射效应，2.RBE 的增加本身并不能使治疗获益，除非能够使得正常组织的RBE 小于肿瘤。影响 RBE 的因素有：辐射类型LET 大小，辐射剂量，分次剂量及照射次数，

6、剂量率。LET 与 RBE 关系：RBE 起初随 LET 的增加而增加，当LET100 keV/m 时，RBE 到达最大值，当LET100 keV/m 时，由于过度杀伤作用overkill effect或者能量的损失wasted energy，RBE 下降。图00 是 LET 与 RBE 关系示意图，表00 是各种电离辐射的相对生物效应数值。图 00 LET 与 RBE 关系表 00 各种电离辐射的相对生物效应辐射种类X，热中子中能中子快中子相对生物效应113581010实用文档.重反冲核20第三节自由基正常的细胞活动可以有自由基free radicals的生成与去除，少量并且控制得宜的自由基

7、对人体是有益的，过多活性的自由基那么导致人体正常细胞和组织的损伤。放射线对生物分子的损伤主要与自由基的生成密切相关。自由基是指能独立存在的，核外带有一个或一个以上未配对电子的任何原子、分子、离子或原子团。未配对电子即为单独占据原子或分子轨道的电子。简单地说，只要有两个以上的原子组合在一起，它的外围电子就一定要配对，如果不配对，它们就要去寻找另一个电子，使自己变成稳定的元素，这种不成对电子的原子或分子叫做自由基。自由基的主要特性是化学不稳定性和高反响性，其对生物分子的作用主要表现在两个方面，即对 DNA 的损伤和对生物膜的损伤。第四节 氧效应与氧增强比一、氧效应:1909 年，Gottwald

8、Schwarz 首次发现了一种放射生物现象，试验显示镭敷料器放在动物前臂上产生了皮肤放射反响，但如果把镭敷料器紧压皮肤使局部血流减少的话，那么皮肤放射反响可以减轻，他当时不知道这一现象是由于缺氧所致。1910 年，Muller 发现在应用热疗法增加局部组织血流时，局部组织氧合充分更易受辐射损害。20 世纪 50 年代初，Gray 提出乏氧是放射抗拒的主要原因。1951 年，Read 的研究证实分子氧通过放射化学机理的方式能够使细胞增敏。氧效应Oxygen effect指细胞受到X、射线照射时，由于氧分子的存在与否而出现生物学效应的增减现象。电离辐射被生物体吸收产生了自由基，自由基打断了靶分子如

9、DNA的化学键，从而启动了一系列引起生物损伤的事件。X 线所致的生物效应有三分之二是通过自由基介导的间接作用产生的，如乏氧，DNA 上的自由基引起的损伤可以得到修复，如果有分子氧的存在，DNA 与自由基发生反响，那么，这种放射损伤就被固定下来或者放射损伤无法修复，称之为“氧固定假说(oxygen fixation hypothesis)，其过程如下列图。氧固定假说确实切作用机理尚不完全了解，但氧作用于自由基这一观点被公认。氧固定假说的过程肿瘤细胞的乏氧一、氧增强比氧增强比 Oxygen Enhancement Ratio,OER：指缺氧条件下引起一定效应所需辐射剂量与有氧条件下引起同样效应所需

10、辐射剂量的比值。高剂量的低 LET、射线的OER=3.0，当剂量3Gy 时，OER 减少。注意，这一剂量范围正好是临床分次照射的剂量范围。氧增强比OER与 LET 的关系：OER 随着 LET 增加而下降，当 LET=150 keV/m 时，实用文档.OER=1.0。图 00 为低 LET 和高 LET 与 OER 之间的关系，图 00 为不同 LET 的氧效应比较，用细胞存活曲线表示，虚线代表氧合充分的细胞，实线代表乏氧细胞。图 00 低 LET、高 LET 与 OER 之间的关系图 000 X 线、中子和粒子的氧效应比较第五节 治疗增益放射治疗的目的在于肿瘤组织受到足够的照射剂量以杀死肿瘤

11、细胞，而正常组织受到尽量低的照射剂量以免引起并发症。治疗增益Therapeutic Ratio，TR)是指肿瘤控制概率tumour control probability，TCP与正常组织并发症概率normal tissue complication probability，NTCP的比值。显然，只有当TCPNTCP 时才能到达放射治疗的目的，通常TCP ，而 NTCP0.05。TR 主要与以下因素有关：剂量率，射线LET，是否使用了放射增敏剂或放射保护剂等。以下列图是表示 TCP、NTCP 与剂量关系曲线，左侧曲线表示 TCP，右侧曲线表示 NTCP，两条曲线的距离即治疗窗反映了治疗的获益。

12、如果曲线左移，意味着获得了较高的肿瘤控制概率而正常组织并发症概率较低；如果曲线右移，意味着正常组织能够耐受较高的照射剂量 而 并 发 症 较 少，放 射 治 疗 应 该 尽 量 拉 开 两 条 曲 线 的 距离。图 00 治疗增益原那么实用文档.第二章 电离辐射生物学效应电离辐射将能量传递给生物体引起的任何改变，统称为电离辐射生物学效应。放射线可分为带电粒子(,粒子及质子)和不带电粒子(X,射线及中子等)，它们的生物机体作用原理是一样的,但由于不同射线的电离能力不同,对组织损伤的程度有所不同。中子,和粒子电离能力强,在组织中电离密度大,故产生的生物效应较一样物理当量的X 射线或光子大得多。第一

13、节 细胞辐射损伤作用的方式生物体或细胞的主要分子成份为生物大分子及其周围的大量水分子，射线作用于这些主要分子，引起生物活性分子的电离和激发，从而产生包括细胞放射损伤在内的生物效应。直接作用和间接作用主要是对重要大分子的损伤而言。一、直接作用直接作用Direct action指电离辐射直接和细胞的关键靶起作用，引起靶原子电离和激发，从而启动一系列的物理化学事件，最终破坏机体的核酸、蛋白质、酶等具有生命功能的物质。DNA 是射线作用的最终靶点，高LET 射线的吸收主要以直接电离的方式进展。二、间接作用人体细胞中 80%是水，因此一个细胞可以理解为水溶液。电离辐射首先直接作用于水，使水分子产生一系列

14、原发辐射分解产物，辐射分解产物再作用于生物大分子，引起生物大分子的物理和化学变化。间接作用产生如下几个效应：1.稀释效应，一定数量的电离辐射产生固定数量的自由基,如果是间接作用,失活溶质分子数与固定数量的自由基有关，与溶液浓度无关。2.氧效应，3.保护效应，受照射生物体系中由于有其它物质的存在，使辐射对溶质的操作效应减轻。4.温度效应，机体处于低温或置于冰冻状态可使放射损伤减轻。注意，间接作用可以通过化学增敏剂和放射保护剂修饰。X、射线等低 LET 射线的吸收主要以这种间接电离的方式进展。细胞放射反响可以分如下三个步骤或者三个过程来理解：1.光子与组织的分子或原子相互作用 光电效应，康普顿效应

15、，电子对效应产生高能电子。此过程发生在物理学范畴中，生物效应的时标Time-scale约 10-15 秒。2.高能电子穿过组织时使水产生自由基。此过程发生在化学范畴中，生物效应的时标约 10-10秒。3.自由基破坏 DNA 化学键，使 DNA 构造发生改变，引起生物效应。此过程发生在生物学范畴中，生物效应的时标在几小时、几天或几年。实用文档.DNA 损伤的直接作用和间接作用DNA 分子中诱发双链断裂的能量沉积的两种可能方式第二节 细胞放射损伤形式1亚致死损伤sublethal damage，是指细胞受到照射以后出现 DNA 的单链断裂，这种损伤是一种完全可以修复的放射损伤，对细胞死亡的影响不大

16、。2潜在致死损伤(potential lethal damage)，细胞在照射后置于适当条件下，损伤可以修复、细胞又可存活的现象。但假设得不到适宜的环境和条件那么将转化为不可逆的损伤，使细胞最终丧失分裂能力。3致死损伤(lethal damage)，用任何方法都不能使细胞得到修复的损伤，细胞完全丧失了分裂、增殖能力，是一种不可修复的、不可逆和不能弥补的损伤。第三节 电离辐射对 DNA 的损伤DNA 损伤是指在生物体的生命过程中，DNA 双螺旋构造发生的任何改变。据估计，每天人体的一个细胞中有 104 个 DNA 损伤，但绝大局部是内源性损伤。引起DNA 损伤的因素主要是一些物理和化学因素，如紫

17、外线照射，电离辐射，化学诱变剂等。DNA 损伤大体上可以分为两类：单个碱基改变和构造扭曲。DNA 损伤的形式有：1.碱基和糖基的破坏，2.插入或缺失，3.DNA 链断裂：包括单链断裂，双链断裂，是辐射损伤的主要形式，4.DNA 交联：有 DNA 链间交联，DNA 链内交联，DNA-蛋白质交联等。5.DNA 重排：即 DNA 分子中较大片断的交换。DNA 辐射损伤主要有 DNA 的碱基损伤、DNA 链断裂以及 DNA 的交联等形式，主要通过直接效应和间接效应两种途径实现。实用文档.第四节 DNA 损伤的修复当损伤造成了机体的局部细胞和组织丧失后，机体对所缺损的细胞和组织进展修补、恢复的过程，称为

18、医学意义上的修复。放射生物学中的修复是指大分子功能恢复的过程。一、DNA 损伤的修复方式一光修复光复活，光逆转通过光修复酶催化完成的，可使嘧啶二聚体分解为原来的非聚合状态，DNA 完全恢复正常。这种修复功能在生物界普遍存在，但主要是低等生物的一种修复方式，对于高等生物细胞及人的组织细胞那么不是主要途径。二切除修复通过识别切除碱基切除和核苷酸切除修补再连接的方式，其特点为准确、无误、正确修复。切除修复功能是人类的DNA 损伤的主要修复方式。如图实用文档.切除修复三重组修复DNA 复制重组再合成。损伤部位因无模板指引，复制出来的新子链会出现缺口，通过核酸酶将另一股安康的母链与缺口局部进展交换，重组

19、修复也是啮齿动物主要的修复方式。四SOS 修复SOS 原本是指国际海难信号，SOS 修复是细胞处于危急状态下发生的一种修复，是由于 DNA损伤或脱氧核糖核酸的复制受阻以至于难以继续复制，由此而出现一系列复杂的诱导反响。二、不同组织放射损伤的修复不同组织放射损伤的修复修复能力修复速度T 1/2肿瘤组织低快早反响组织低快晚反响组织强慢二、细胞辐射后的结局电离辐射对细胞作用的最终结局有以下几种：1.细胞完好无损(没有效应)，2.细胞分裂延迟，3.凋亡，4.增殖性失败Reproductive failure，5.基因组不稳性Genomic instability，6.突变Mutation，7.转换Tr

20、ansformation，8.旁观者效应 Bystander effects，9.适应性反响Adaptive responses。第五节 细胞存活曲线放射生物学认为，一个细胞受照射后，如果形态完整、具有生理功能、甚至还能进展一次或几次有丝分裂，假设此时细胞已失去无限增殖能力的话，这个细胞称之为增殖性死亡reproductive death，这是最常见的细胞死亡形式；反之，细胞受照射后，如果保存了完整的增殖能力，能无限分裂产生大量的子代细胞，形成集落或克隆，这些细胞称为存活细胞或克隆源性细胞。大多数细胞经过射线照射后死亡，只有少局部细胞存活，一般用细胞存活曲线 survival curve来反映

21、细胞照射后吸收剂量与细胞存活率之间的关系。Puck 和 Marcus 于实用文档.1956 年将细胞培养方法及微生物的菌落形成方法应用到放射生物学研究中，首次描述了著名的哺乳类动物细胞存活曲线。通常用数学模型来描述细胞存活曲线的形状，在横坐标上找出照射剂量，在纵坐标上找出存活率相对应的点，将所有的点连接起来形成一条曲线即细胞存活曲线。此曲线反映了照射剂量与细胞存活率之间的关系。细胞存活曲线的临床意义：1研究各种细胞与放射剂量的定量关系。2比较各种因素对放射敏感性的影响。3观察有氧与乏氧状态下细胞放射敏感性的变化。4比较不同分割照射方案的放射生物学效应，并为其提供理论依据。5考察各种放射增敏剂的

22、效果。6比较单纯放疗或放疗加化疗或/和加温疗法的作用。7比较不同 LET 射线的生物学效应。8研究细胞的各种放射损伤以及损伤修复的放射生物学理论问题。以下列图是不同 LET 的剂量存活曲线，注意线a、中子b和粒子c的曲线形状差异。图 00 不同 LET 的剂量存活曲线第六节 电离辐射靶学说靶学说target theory是提醒射线与生物体相互作用本质的根底理论之一。辐射所致的生物效应是由于在靶细胞内发生了一次电离作用或“能量沉积事件的结果，这种效应的强度取决于辐射的性质和靶的辐射敏感性。一、靶学说target theory的要点 1.细胞内存在着对射线特别敏感的区域，称作靶target，射线照

23、射在靶上即引起某种生物效应。2.射线与靶区的作用是一种随机过程，是彼此无关的独立事件，击中的概率遵循泊松分布Poisson distribution规律；3.射线在靶区内的能量沉积超过一定值便会发生效应，不同的靶分子或靶细胞具有不同的“击中数二、靶学说的数学模型早在 1924 年，Crowther 用一种数学模型力图解释X 射线对细胞的影响，此后学者们提出了多个数学模型，包括：1.单击单靶模型 Single hit single target model，2.单击多靶模型Single hit multi target model，3.两击单靶模型Tow hit single target mo

24、del，4.单击单靶+单击多靶模型，5.线性二次模型Linear quadratic formula，L-Q，其中，L-Q 模型广泛应实用文档.用于临床放射生物学中。下面仅介绍其中的三种。一单击单靶模型细胞内一个敏感靶区被电离粒子击中一次，引起细胞死亡，称为单靶单击失活single hit single-target inactivation。如果用线性坐标作图，那么哺乳动物受到高LET 辐射后的细胞存活曲线是一条S 形的线；如果用半对数坐标作图，那么曲线是一条直线，为了便于理解，一般用半对数坐标作图反映照射剂量与细胞存活率之间的关系。细胞存活率 份数S 与照射剂量 D 之间的关系可用以下公式

25、表示：S=e D此为单靶单击模型,e 为自然对数的底，约等于2.7，此公式可改为S=e D/D0,D01/。此模型表示细胞存活率S 随照射剂量 D 的增加呈指数性下降，细胞群受到剂量D0对数斜率照射后，如果平均每靶被击中一次即D01,那么 S e D0 e 10.37,即细胞存活率份数为37%，也就是说有 63%的靶细胞受到了致死性击中而死亡。此模型适用于：1.能够描述某些非常敏感的人体正常组织和肿瘤组织的辐射生物效应，2.能够描述高 LET 辐射生物效应和在低剂量率情况下的辐射生物效应。二单击多靶模型单击多靶模型指细胞内有n 个敏感靶区，但只要 1 次电离事件即可引起细胞死亡。细胞存活曲线有

26、如下特点：起始局部呈凸形弯曲，叫肩区，之后是直线下斜，肩区末端、直线起始局部的对数斜率为 D1，表示把存活细胞比例降低到0.37 所需要的剂量，直线局部的对数斜率为 D0，表示把存活率从 0.1 降低至 0.037 所需的剂量。D1 值反映细胞在低剂量区的放射敏感性，D0 值反映细胞在高剂量区的放射敏感性，D0 值越小，意味着细胞对放射线越敏感。直线向上延伸与纵坐标相交的点称为N 值 外推值。Dq 表示拟阈剂量 quasithreshold dose，Dq，是剂量存活曲线上在存活率1 处、划一条与横坐标的平行线，与直线局部延长线相交，其所对应的剂量即为 Dq。单击多靶模型的数学表达公式为：S

27、1-1-e D/D0N 或 DqD0 eN。单击多靶模型能够描述在高剂量情况下哺乳动物细胞的辐射生物效应，但不能很好地表述在低剂量如临床上常用的分次剂量情况下哺乳动物细胞的辐射生物效应。由于迄今没有直接证据确定哺乳动物细胞的辐射靶，因此，单击单靶模型和单击多靶模型的靶学说都不具备现代放射生物学根底，已被线性二次模型 Linear-quadratic，L-Q的理论取代。靶学说的两种数学模型三线性二次模型目前最常用线性二次模型来拟合细胞存活曲线，解释现代放射生物学中分次放疗放射生物效应(尤其低 LET 射线照射时)。实用文档.1973 年，Chadwick 和 Leenhouts 提出了线性二次模

28、型，其理论根底为假设细胞的死亡即DNA 双链断裂 有两种方式：一种方式是由射线一次击中二条链，造成两个链同时断裂 单击,其生物效应(E)与吸收剂量 D 成正比，以D 表示；另一种方式是射线分别击中二条链而引起细胞死亡多击,其生物效应(E)与吸收剂量 D 的平方成正比，以D2 表示。任何辐射效应造成的细胞杀灭都是单击致死性杀灭与亚致死性损伤累计杀灭的总和。如图线性二次模型可用以下数学公式表达细胞存活曲线：S e-D+D2。其中,S 表示细胞存活率，D 表示单次吸收剂量,为单击所产生的细胞死亡，即细胞存活曲线的初斜率常数，表示由于损伤累积而导致细胞死亡，即细胞杀灭平方项的常数。当DD2 或者说上述

29、两种效应相等时，/值即为两种效应相等时的剂量亦即D。方程 S e-D+D2)两边取自然对数后，那么-lnS D+D2。剂量 D 的生物效应(E)可以看成是由D 和D2 两局部组成。如照射 n 次,上述方程式又可改写成:-lnSn n(D+D2)。假设:放射损伤所产生的生物效应(E)与靶细胞的死亡有关，在每次分割照射之间细胞能完全修复损伤，每次同等分割剂量所产生的生物效应一样，分次照射之间,细胞增殖忽略不计,那么：-lnSn n(D+D2)，E n(D+D2)。从上述 L-Q 模型可变换为：E.n.D.n.D2 (1)方程(1)两边除以可得：E 2nD()D(2)方程(2)又称为 Thames

30、模式，其中 E/称为总生物效应(TE),单位是 Gy2。如果放疗总剂量 n1D1 一种治疗方案与放疗总剂量 n2D2 另一种治疗方案有一样的生物效应即两者E/值相等，且 n1，n2 分别表示两种治疗方案的分次数，D1，D2 分别表示两种治疗方案的分次照射剂量，那么代入方程(2)后，那么有：n1D1()D1n2D2()D2(3)因此，n2D2n1D1()D1/()D2 (4)方程(1)中，在等式两边除以可得：E/nD1+D/(/)5方程(5)又称为 Fowler 模式，E/称作生物效应剂量(Biologically effective dose，BED)，单位为 Gy，临床医师更习惯用此方程进展

31、生物效应剂量的换算。实际应用时，只要知道值，就可计算出生物有效剂量。切记，Fowler 模式和 Thames 模式的应用方法和原那么是等效的；实用文档.尽量防止使用生物等效剂量Biologically equivalent dose这一术语。1L-Q 模型的理论意义与经典靶学说如单击单靶模型和单击多靶模型相比,L-Q 模型的优越性表现在：1此模型适用于直接作用和间接作用，2模型充分考虑到损伤的修复问题，3 此模型中没有电离粒子击中的重叠问题。1没有考虑细胞增殖因素，2 模型假设在分次照射间期，细胞必须完全修复亚致死性损伤，与实际情况有差距，3 绝大局部值是动物实验的数据，人体组织值还没有确切的

32、的数据。大量的动物实验说明在 1-10Gy 分割剂量范围内，L-Q 模型能较好地反响分割方案的等效关系，不过在分次剂量2Gy 时，估计生物效应时有过量的危险，临床应用时必须慎重。-Q 模型的临床应用。临床放疗科医师经常遇到非标准放疗方案，由于非标准放疗的分次剂量、总剂量与标准放疗的分次剂量、总剂量各自具有不同的生物剂量物理剂量有可能相等，因此，两种方案的比较不能简单地采用物理剂量的加减法，而只能采用生物剂量等效换算的方法。以下举例说明 BED 的换算方法，假定脊髓和神经组织的值为1，其它晚期反响组织的值为 3，肿瘤组织和急性反响组织值为10。例1：75 岁患者，前列腺癌伴胸段脊髓转移，脊髓病灶

33、外照射放疗 30 Gy/10 次。问：2Gy分割的生物效应等效剂量为多少?(神经组织值取1)。d30 Gy/10 次3 Gy/次，n10 次，那么BED 103 1+3/1 40 Gy,即 2Gy 分割的生物等效剂量为 40 Gy。Gy/次，2 次间隔时间大于 6 小时，允许晚期反响组织的完全修复，2 Gy 分割的等效生物效应剂量为 50 Gy。问：加速超分割的总剂量为多少?(晚期组织的值取 3)。D11.5Gy/次，n2D250Gy，从公式4可知，n11.5=503+2/3+1.5,那么n11.5=56，n137。即对于晚期效应，加速超分割照射56Gy 时，相当2Gy 分割照射 50Gy产生

34、的生物效应。例3：头颈部肿瘤患者，原方案方案是 70Gy/35 次，由于头 6 次放疗错误给量，造成了4Gy/次，而不是 2Gy/次，实际给了 24Gy/6 次，接下来的治疗将继续用2Gy/次治疗。问保持与原方案相等的晚期损伤应用屡次照射？设纤维化的/Gy那么：BED70(1+2/3.5)=110 BED124 BED2BEDBED1110 BED2D2(1+2/3.5)=所以 n237.3/218 或19 次。例4：超分割放射治疗,D1.15Gy/次，n70 次，每天2 次，每次间隔时间8 小时，共7周。问相当于D2Gy/次，每周5天，需要放疗多少次？8小时的不完全修复因子hM0.0248。

35、解：每天屡次放疗，要考虑不完全修复因数，那么公式2变为BEDnD+D+DhM700.0248n2 的等效剂量即:384.652n2(3+2),n235(次)实用文档.第三章 分次放射治疗的生物学根底第一节 影响局部肿瘤控制的生物学因素局部肿瘤控制与否与许多因素有关，其生物学的影响因素包括：细胞固有放射敏感性Radiosensitivity，修复Repair，再氧合Reoxygenation，再分布Redistribution，再群体化(Repopulation，或 Regeneration)。以上因素被 Steel 1989 年 称之为分次放疗的“5R,一般放射生物学文献中见到的“4R指的是后

36、 4 个因素,是由 Withers 1975 年 总结出来的。一 放射敏感性放射敏感性是指细胞、组织、器官辐射效应的强度。不同哺乳动物的放射敏感性差异不大，而在同一哺乳动物中，不同类型细胞的放射敏感性差异非常大。细胞放射敏感性一般遵循B-T 定律(law of Bergonie and Tribondeau)，即组织细胞的放射敏感性与细胞增值能力成正比，与细胞分化程度成反比。细胞周期中，M 期细胞的放射敏感性最高，其次 G2 期细胞和 G1期细胞，S 期细胞最不敏感。一般说来，肿瘤细胞比正常的体细胞分化快，因此对辐射更敏感。二放射损伤的修复损伤的修复从分子水平到细胞水平有多种方式，但重要的是亚

37、致死损伤和潜在致死损伤的修复。体外试验证实亚致死损伤的修复时间一般 30 分钟至数小时，但不同组织的修复速率不同，因此在临床分次Multiple fraction放射治疗中，两次照射的间隔时间应该6 小时，以便亚致死损伤完全修复；另外，不同组织的修复能力也不一样见表。从以下列图 a 可以看出，单次(Single fraction)大剂量(6Gy)照射时，细胞的对数存活率为 10-2，细胞存活曲线陡峭，而屡次小剂量(2Gy3 次)照射累积剂量也是 6Gy时，细胞的对数存活率为10-1，细胞存活曲线较平坦。如这两条曲线反映在正常组织细胞，那么多分次照射与单次大剂量照射相比，前者有更多的细胞存活，因

38、此临床多分次照射主要基于保护正常组织细胞的考虑。图 b 显示了正常组织与肿瘤分次照射的剂量存活曲线差异，可以看出正常组织存活曲线 虚线所示平坦，肿瘤存活曲线实线所示陡峭，也就是说在分次照射时，正常组织细胞更易进展亚致死损伤的修复，留下足够多的正常细胞，而肿瘤细胞不易进展亚致死损伤的修复，肿瘤细胞有可能完全被杀灭。实用文档.单次和分次照射的细胞剂量存活曲线不同组织放射损伤的修复修复能力修复速度T 1/2肿瘤组织低快早反响组织低快晚反响组织强慢三肿瘤细胞的再氧合肿瘤细胞由两局部组成，其中大局部是含氧细胞，对辐射敏感，小局部约 30%是乏氧细胞，对辐射不敏感。肿瘤供氧主要依赖肿瘤毛细血管内的血流将氧

39、弥散给瘤细胞，因此靠近毛细血管的瘤细胞含氧丰富，而远离毛细血管者成为乏氧细胞。见图。直径 6 h影响小影响大第四章放疗与化疗联合应用的生物学根底一、机制放疗与化疗相互作用的分子生物学机制包括DNA/染色体损伤的增强和细胞修复的抑制，细胞周期的同步化，细胞凋亡反响的增强，肿瘤细胞的再氧合和细胞再增殖的抑制等。二、放疗与化疗相互作用的形式一空间协同作用放疗与化疗综合治疗的主要生物学原理是两者的空间协同作用即放疗集中照射肿瘤原发灶与区域淋巴引流区，而对照射野以外的转移灶无法控制；化疗可以有效地控制转移灶，但难以控制较大的原发灶，也就是说两者作用于同一疾病的不同解剖部位。局限期小细胞肺癌的放疗与化疗综

40、合治疗就是典型的空间协同作用的例子，既控制肿瘤原发灶与区域淋巴引流区，又有效地控制潜在转移灶。二 独立的肿瘤杀灭效应如果两个有效的治疗方案放疗与化疗不存在交互作用，且均给予根治剂量的话，那么联合应用的肿瘤杀灭效应要大于其中的任何一个方案。理想的情况下，放疗与化疗的毒性不能 重 叠，化 疗 也 不 应 该 加 重 照 射 野 内 正 常 组 织 的 损 害，即 相 互 独 立 的 毒 性independent toxicity。三细胞与分子的相互作用放疗与化疗在细胞或分子水平相互作用，两者杀灭肿瘤的净效应要大于两个单独效应简单相加的总和1+12。这可以在细胞存活曲线中表达出来，即放疗与化疗联合后

41、的曲线初始斜率比单独放疗或单独化疗均陡峭。三、放疗与化疗联合应用的方法一同期或称同步放化疗实用文档.同期或称同步放化疗 concomitant or concurrent chemoradiation 指化疗的当天同步放射治疗。二序贯或新辅助放化疗序贯 sequential chemoradiation 或新辅助放化疗(neoadjuvant chemoradiation)指放疗前进展化疗的一种治疗方法。三交替放化疗交替放化疗alternating chemoradiation指放疗与化疗两种方法交替进展。四 辅助化疗辅助化疗adjuvant chemotherapy 指放疗完成后再行化疗。四、各种方案的优缺点各种方案的优缺点联合 方优点案序贯 化毒性最小化放疗全身化疗作用最大化诱导后肿瘤体积缩小，照射野相应变少同步 化缩短治疗时间放疗放疗增益缺点延长治疗时间没有局部协同作用全身化疗作用相对减弱毒性增加缺少肿瘤体积缩小环节延长治疗时间交替 化早期应用了两种治疗方法放疗可能减少毒性辅助 化两种治疗方法能独立完成，放疗可根治原发灶和区域淋巴结，增加转移几率疗化疗可治疗残存病灶和转移灶此文档局部内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容，供参考，感谢您的配合和支持实用文档.