放射治療技術(shù)第三章放射生物演示文稿

放射治療技術(shù)第三章放射生物演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四放射治療技術(shù)第三章放射生物現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四第三章

臨床放射生物學(xué)基礎(chǔ)現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握內(nèi)容：放射生物學(xué)的概念熟悉內(nèi)容：臨床放射生物學(xué)效應(yīng)、“4R”了解內(nèi)容：劑量分割、提高生物學(xué)效應(yīng)的方法、加溫治療現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四一、放射生物學(xué)的基本概念二、臨床放射生物學(xué)效應(yīng)三、放射治療的時(shí)間、劑量分割模式四、提高放射生物學(xué)效應(yīng)的方法五、加溫治療的原理及應(yīng)用現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四射線為什么能夠殺死腫瘤細(xì)胞？現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四放射生物學(xué)概念放射生物學(xué)是研究電離輻射在集體、個(gè)體、組織、細(xì)胞、分子等各種水平上對(duì)生物作用的科學(xué)。涉及范圍：原初反應(yīng)（光能的吸收與傳遞）、物理、化學(xué)和生物學(xué)方面的改變現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四

電離：將電子從基態(tài)激發(fā)到脫離原子。電離輻射：是指波長(zhǎng)短、頻率高、能量高的射線（粒子或波的雙重形式），是一切能引起物質(zhì)電離的輻射總稱現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四帶電的粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)，和物質(zhì)中原子殼層的電子碰撞，由于靜電作用，使殼層電子產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)，因而獲得足夠的能量而變成游離電子，它與正離子構(gòu)成一個(gè)離子對(duì)。這就是電離作用。

離子對(duì)是負(fù)離子（包括電子e）與正離子的合稱。離子對(duì)是電離作用的結(jié)果。現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四電離輻射來(lái)源天然輻射：太陽(yáng)、宇宙射線、地殼的放射性核素人造輻射：醫(yī)用設(shè)備、核反應(yīng)堆手機(jī)輻射？“非電離輻射”：能量低，不會(huì)引起物質(zhì)電離。現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四射線對(duì)DNA造成損害，而使細(xì)胞分裂受到阻礙，導(dǎo)致細(xì)胞分裂失敗或細(xì)胞損傷?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四傳能線密度電離輻射貫穿物質(zhì)時(shí)，因碰撞而發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移，直接電離粒子在其單位長(zhǎng)度徑跡上消耗的平均能量。現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四百分深度劑量是描述射線中心軸不同深度處相對(duì)劑量分布的物理量。傳能線密度是描寫(xiě)射線質(zhì)的一種物理量。現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四相對(duì)生物效能引起某一生物效應(yīng)所需劑量與所觀察的輻射引起引起同一生物效應(yīng)所需劑量的比值現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四自由基與活性氧自由基：機(jī)體氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的有害化合物，具有強(qiáng)氧化性，可損害機(jī)體的組織和細(xì)胞，進(jìn)而引起慢性疾病及衰老效應(yīng)?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四活性氧是指氧的某些代謝產(chǎn)物和一些反應(yīng)的含氧產(chǎn)物。O2–、H2O2

、-OH是體內(nèi)活性氧的主要形式。自由基與活性氧現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四自由基對(duì)DNA的損傷自由基對(duì)生物膜的損傷自由基與活性氧現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四氧效應(yīng)：受照射的組織、細(xì)胞或生物大分子的輻射效應(yīng)隨周圍介質(zhì)中氧濃度的升高而增加。氧增強(qiáng)比OER=缺氧條件下產(chǎn)生一定效應(yīng)所需劑量

有氧條件下產(chǎn)生一定效應(yīng)所需劑量氧效應(yīng)與氧增強(qiáng)比現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四氧效應(yīng)與氧增強(qiáng)比

氧效果劑量現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四靶學(xué)說(shuō)靶學(xué)說(shuō)單擊模型多擊模型單靶與多靶靶分子現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四電離輻射作用的三個(gè)階段（1）物理階段:10-18—10-12s射線照射路徑上的能量釋放、激發(fā)和電離（2）化學(xué)階段：激發(fā)電離，化學(xué)鍵斷裂、自由基形成，分子結(jié)構(gòu)破壞和修復(fù)正常（3）生物階段：分子結(jié)構(gòu)破壞

酶反應(yīng)

修復(fù)基因變異/癌變

DNA不能復(fù)制/

細(xì)胞死亡

有絲分裂停止現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四影響輻射生物效應(yīng)的主要因素輻射有關(guān)因素輻射種類：電離密度、穿透能力輻射劑量：半致死劑量，與敏感性成反比輻射劑量率：頻率，與生物效應(yīng)成正比分次照射：分次越多，生物效應(yīng)越小照射部位：腹部＞盆腔＞頭頸＞胸部＞四肢照射面積：受照面積與生物效應(yīng)成正比照射方式：內(nèi)、外、混合，多向＞單向現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四影響輻射生物效應(yīng)的主要因素機(jī)體有關(guān)因素種系：演化越高，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，越敏感個(gè)體發(fā)育：發(fā)育完善程度與敏感性成反比（致死、致畸）現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四一、放射生物學(xué)的基本概念二、臨床放射生物學(xué)效應(yīng)三、放射治療的時(shí)間、劑量分割模式四、提高放射生物學(xué)效應(yīng)的方法五、加溫治療的原理及應(yīng)用現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四有絲分裂期M期G1期DNA合成S期分列前期G2期正常組織的放射生物學(xué)效應(yīng)現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四細(xì)胞周期放射敏感性為M＞G2＞G1＞S期細(xì)胞存活曲線：通過(guò)測(cè)量受不同輻射劑量照射后，有增殖能力的細(xì)胞在體內(nèi)、外形成克隆或集落的能力，即根據(jù)其存活率的變化所繪制出的劑量-效應(yīng)曲線。（臨床意義P57）正常組織的放射生物學(xué)效應(yīng)現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四

細(xì)胞存活曲線是用來(lái)描述輻射吸收劑量與存活細(xì)胞數(shù)量之間的關(guān)系。細(xì)胞存活（Cellsurvival）和細(xì)胞死亡（CellDeath）的放射生物學(xué)定義：電離輻射后，細(xì)胞有兩種主要的效應(yīng)，即功能喪失和生殖能力喪失。

對(duì)于已分化不再增殖的細(xì)胞，如神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞或分泌細(xì)胞，喪失其特殊功能便可認(rèn)為是死亡；而對(duì)于增生細(xì)胞，如造血干細(xì)胞或離體培養(yǎng)生長(zhǎng)的細(xì)胞，喪失維持增生的能力，也就是失去完整的增殖能力，便稱為死亡，即增殖性死亡（reproductivedeath）?，F(xiàn)在是27頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四輻射所致細(xì)胞的損傷和修復(fù)放射性損傷：致死性損傷（不可修復(fù)）、亞致死性損傷（可完全修復(fù)）、潛在致死性損傷（一定條件下可修復(fù)）正常組織的放射生物學(xué)效應(yīng)現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四正常組織的放射耐受性耐受劑量產(chǎn)生臨床可接受的綜合征的劑量可分為最小的損傷劑量（TD5∕5）和最大損傷劑量（TD50∕5）TD5∕5（TD50∕5）：在所有用標(biāo)準(zhǔn)治療條件的腫瘤患者中治療后5年內(nèi)因放射治療造成嚴(yán)重放射損傷的患者不超過(guò)5%（50%）時(shí)的照射劑量?，F(xiàn)在是29頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四早反應(yīng)組織的特點(diǎn)是：組織細(xì)胞更新快，照射后損傷表現(xiàn)快，一般照射后2-3周表現(xiàn)出來(lái)，少數(shù)增殖快的組織照射后1-2天后就開(kāi)始增殖。如小腸、皮膚、黏膜、生殖細(xì)胞等。晚反應(yīng)組織的特點(diǎn)是：細(xì)胞群體增殖很慢，增殖層的細(xì)胞在數(shù)周甚至1年或更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不進(jìn)行增殖更新。如腦組織、脊髓、腎、肺、肝等。腫瘤細(xì)胞大多數(shù)處于增殖期，其對(duì)射線反應(yīng)類似于早反應(yīng)組織?，F(xiàn)在是31頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四L-Q模型（線性二次模型）是將DNA雙鏈斷裂與細(xì)胞存活曲線聯(lián)系起來(lái)的數(shù)學(xué)模型。BED（biologicallyeffectivedose）生物效應(yīng)劑量?；緮?shù)學(xué)公式

E=αd+βd2或E=nd(α+βd)

BED=nd×[1+d/(α/β)]

其中n代表分次數(shù)，d代表單次劑量（單位：Gy）現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四腫瘤細(xì)胞對(duì)輻射的反應(yīng)腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞具有不同的反應(yīng)系統(tǒng)腫瘤的存活與有氧細(xì)胞和乏氧細(xì)胞有關(guān)放射敏感性與組織分化程度相關(guān)現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四腫瘤的增殖不受機(jī)體正常調(diào)控的約束

一般腫瘤內(nèi)有4種細(xì)胞。分裂細(xì)胞、靜止細(xì)胞、無(wú)增殖能力的細(xì)胞、破碎細(xì)胞腫瘤細(xì)胞對(duì)輻射的反應(yīng)（-）現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四

腫瘤的生長(zhǎng)速度決定于生長(zhǎng)分?jǐn)?shù)和腫瘤細(xì)胞的生成與丟失之比，而與倍增時(shí)間關(guān)系不大。

影響腫瘤的生長(zhǎng)速度的因素：

1）腫瘤細(xì)胞倍增時(shí)間：腫瘤群體的細(xì)胞周期也分為G0、G1、S、G2和M期。多數(shù)惡性腫瘤細(xì)胞的倍增時(shí)間并不比正常細(xì)胞更快，而是與正常細(xì)胞相似或比正常細(xì)胞更慢。現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四2）生長(zhǎng)分?jǐn)?shù)：指腫瘤細(xì)胞群體中處于增殖階段（S期+G2期）的細(xì)胞的比例。惡性轉(zhuǎn)化初期，生長(zhǎng)分?jǐn)?shù)較高，但是隨著腫瘤的持續(xù)增長(zhǎng)，多數(shù)腫瘤細(xì)胞處于G0期，即使是生長(zhǎng)迅速的腫瘤生長(zhǎng)分?jǐn)?shù)也只有20%。

3）腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與丟失：營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足、壞死脫落、機(jī)體抗腫瘤反應(yīng)等因素會(huì)使腫瘤細(xì)胞丟失，腫瘤細(xì)胞的生成與丟失共同影響著腫瘤能否進(jìn)行性長(zhǎng)大及其長(zhǎng)大速度?，F(xiàn)在是36頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四人類腫瘤典型的動(dòng)力學(xué)參數(shù)——

細(xì)胞周期：約2天生長(zhǎng)因數(shù)：約40%

丟失率：約90%

癌細(xì)胞潛在倍增時(shí)間：約5天體積倍增時(shí)間：約60天現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四有氧情況下對(duì)輻射敏感腫瘤組織分化程度越高，對(duì)放射敏感性越差。腫瘤細(xì)胞對(duì)輻射的反應(yīng)（二）現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四腫瘤的劑量—效應(yīng)關(guān)系——

臨床上腫瘤的治療成功，是指射線徹底破壞的腫瘤組織中腫瘤細(xì)胞一個(gè)也不殘存，或者腫瘤細(xì)胞即使殘存下來(lái)，但受到抑制而不能再發(fā)揮其機(jī)能。然而，臨床上所謂獲得基本治愈的局部是否就不復(fù)發(fā)呢？

TCD50是指受照射的腫瘤中50%的腫瘤治愈時(shí)所需要的放射劑量。TCD是腫瘤控制劑量（TumorControlDose）的縮寫(xiě)?，F(xiàn)在是39頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四

把接種腫瘤的動(dòng)物分為若干組，各組給予不同劑量照射后觀察90-120天，分析各組的治愈率，由此求出使50%的腫瘤獲得治愈所必需的照射劑量。照射時(shí)腫瘤體積與TCD50之間的關(guān)系：一般而言，腫瘤體積增大時(shí)，TCD50也隨之增大。

現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四一、放射生物學(xué)的基本概念二、臨床放射生物學(xué)效應(yīng)三、放射治療的時(shí)間、劑量分割模式四、提高放射生物學(xué)效應(yīng)的方法五、加溫治療的原理及應(yīng)用現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四常規(guī)分割照射的生物學(xué)基礎(chǔ)“4R”損傷的再修復(fù)、再分布、再氧合、再增殖現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四放療期間存活的克隆源性細(xì)胞的再增殖是造成早反應(yīng)組織、晚反應(yīng)組織及腫瘤組織之間效應(yīng)差別的重要因素之一常規(guī)分割照射時(shí)采用2Gy/次避免治療的中斷，如果中斷治療則需提高總的治療劑量常規(guī)分割照射的生物學(xué)基礎(chǔ)現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四生物劑量：生物體輻射響應(yīng)程度的測(cè)量生物劑量等效換算現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四α/β比值原理及意義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。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。α/β值可以作為衡量修復(fù)效應(yīng)的一個(gè)重要指標(biāo)，α/β值越大，表明該細(xì)胞的修復(fù)能力越弱?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有51頁(yè)\編輯于星期四實(shí)例例：頭頸部腫瘤，原計(jì)劃方案是70Gy/35次，由于頭6次發(fā)生錯(cuò)誤給成了4Gy/次，而不是2Gy/次，實(shí)際給了24Gy/6次，接下來(lái)的治療將繼續(xù)用2Gy/次治療。問(wèn)保持與原方案相等的晚期損傷應(yīng)用多次照射？設(shè)纖維化的α/β=3.5Gy

則：BED=70×(1+2/3.5)=110

PE1=24×(1+4/3.5)=51.4PE2=BED－PE1=110－51.4=58.6