腫瘤放射治療-劑量分割分析課件

腫瘤放射治療劑量分割腫瘤放射治療

分次放射治療的生物學(xué)基礎(chǔ)1、細(xì)胞放射損傷修復(fù)2、周期內(nèi)細(xì)胞再分布3、氧效應(yīng)及泛氧細(xì)胞的再結(jié)合4、再群體化

分次放射治療的生物學(xué)基礎(chǔ)1、細(xì)胞放射損傷1、細(xì)胞放射損傷修復(fù)

射線對(duì)細(xì)胞作用最關(guān)鍵的靶是DNA。目前臨床上所用的照射劑量會(huì)造成大量的DNA損傷，但是大多數(shù)的DNA損傷都可被細(xì)胞成功的修復(fù)，它與照射后時(shí)間長(zhǎng)短呈指數(shù)關(guān)系。1、細(xì)胞放射損傷修復(fù)

射線對(duì)細(xì)胞作用最關(guān)鍵的靶是

現(xiàn)代放射生物學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為，在照射靶組織中的正常組織，按細(xì)胞照射后損傷表達(dá)的時(shí)間不同，可將增值性的組織分為兩大類：照射后損傷出現(xiàn)早或增值快的組織為早或急性反應(yīng)組織；若損傷在照射開(kāi)始后很長(zhǎng)時(shí)間才表達(dá)或增殖慢的組織稱為晚反應(yīng)組織。

早反應(yīng)組織包括皮膚、粘膜、小腸上皮細(xì)胞等；晚反應(yīng)組織如肺、腎、脊髓、腦等組織。大部分腫瘤組織屬于早反應(yīng)組織，其放射生物學(xué)特點(diǎn)與早反應(yīng)正常組織相仿。早反應(yīng)組織包括皮膚、粘膜、小腸上皮細(xì)胞等；晚反應(yīng)正常組織和腫瘤組織α/β值組織類型晚反應(yīng)組織早反應(yīng)組織腫瘤組織皮膚肺腦脊髓腸腎α/βGy2.510107.66.93.32.57.93.4正常組織和腫瘤組織α/β值組織類型晚反應(yīng)組織2、周期內(nèi)細(xì)胞再分布

一般來(lái)說(shuō)，分次放療中存在著處于相對(duì)放射抗拒的細(xì)胞向放射敏感時(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)胞的殺傷效果。但如果未能進(jìn)行有效的細(xì)胞周期內(nèi)時(shí)相的再分布，則有可能成為放射耐受的機(jī)制之一。2、周期內(nèi)細(xì)胞再分布

一般來(lái)說(shuō)，分次放療中存在著

3、氧效應(yīng)及泛氧細(xì)胞的再結(jié)合

如果用單次大劑量照射腫瘤，絕大多數(shù)放射敏感的有氧細(xì)胞會(huì)被殺死，存活的大多數(shù)細(xì)胞將是泛氧的。因此照射后放射生物性泛氧比例將接近100%，隨后逐漸下降并接近初始值，這種現(xiàn)象就叫做再氧合，特指在剩下的存活細(xì)胞中泛氧細(xì)胞狀態(tài)的改變（即放射生物性泛氧比例）。

3、氧效應(yīng)及泛氧細(xì)胞的再結(jié)合

如果用單次大劑再氧合對(duì)臨床放射治療具有重要意義。假如一個(gè)腫瘤，90%的腫瘤細(xì)胞是氧合好的，10%是泛氧的，在沒(méi)有氧合的情況下，隨著總劑量的增加，每次照射將會(huì)殺死越來(lái)越少的細(xì)胞，應(yīng)為到后期存活的細(xì)胞主要是泛氧細(xì)胞。但是在分次照射間隔中發(fā)生再氧合，使原來(lái)部分泛氧細(xì)胞逐漸成為氧合好的細(xì)胞，從而對(duì)射線敏感，因此泛氧細(xì)胞對(duì)療效的影響不會(huì)太大。再氧合對(duì)臨床放射治療具有重要意義。假如一個(gè)腫瘤4、再群體化

組織損傷后，其中干細(xì)胞在集體調(diào)節(jié)機(jī)制的調(diào)節(jié)下，進(jìn)行增殖、分化、恢復(fù)組織原來(lái)形態(tài)的過(guò)程成為再群體化。在常規(guī)放療期間，大部分早反應(yīng)組織有一定程度的快速再群體化，而晚反應(yīng)組織由于它的生物學(xué)特性一般認(rèn)為療程中不發(fā)生再群體化。如果療程太長(zhǎng)，療程后期的分次劑量效應(yīng)將由于腫瘤內(nèi)存活的干細(xì)胞已被啟動(dòng)進(jìn)入快速再群體化而受到損害。4、再群體化

組織損傷后，其中干細(xì)胞在集體調(diào)節(jié)

早反應(yīng)組織對(duì)放射損傷的修復(fù)能力低，修復(fù)速度快，照射會(huì)加快早反應(yīng)組織的細(xì)胞增殖。因此適當(dāng)次間隔（不能小于亞致死損傷的修復(fù)時(shí)間）的分次小劑量拉長(zhǎng)療程的照射會(huì)有利于減少早反應(yīng)正常組織的放射反應(yīng)。晚反應(yīng)正常組織對(duì)放射損傷的修復(fù)能力較大、修復(fù)速度慢，為避免晚反應(yīng)正常組織的損傷，必須減少分次照射的劑量，但拉長(zhǎng)療程不會(huì)給它帶來(lái)太多好處。早反應(yīng)組織對(duì)放射損傷的修復(fù)能力低，修復(fù)速度快，照腫瘤組織屬于早反應(yīng)組織，如果不考慮腫瘤內(nèi)泛氧細(xì)胞的存在，應(yīng)該采用單次大劑量或少數(shù)幾次大劑量縮短療程的照射，以減弱甚至消除其細(xì)胞修復(fù)能力、修復(fù)速度和照射中干細(xì)胞的增殖對(duì)療效的影響，確保腫瘤得到局部控制。由于腫瘤組織內(nèi)部部分泛氧，不能用單次或少數(shù)幾次大劑量將它們殺滅，加上腫瘤組織周圍早、晚反應(yīng)正常組織的存在和限制，必須采取適當(dāng)?shù)膭┝糠执畏绞健?/p>

小結(jié)腫瘤組織屬于早反應(yīng)組織，如果不考慮腫瘤內(nèi)泛氧細(xì)胞的

體外分次照射方案參數(shù)常規(guī)分次超分次加速分次非常規(guī)大劑量常規(guī)大劑量每次劑量（Gy)1.7-2.50.8-1.31.6-2.2>3>2.5次數(shù)/天12-52-3<11總次數(shù)25-35>5025-35<20<25療程時(shí)間（周）5-75-7<45-7<5總劑量（Gy）45-7055-8040-6530-6030-60

變量TDF模型TDF=Nd1.538(T/N)-0.169×10-3式中d為分次劑量（cGy）；T/D為間次平均間隔時(shí)間（d）；10-3是一個(gè)比例系數(shù)。用于長(zhǎng)壽命同位素低劑量率連續(xù)照射時(shí)TDF:TDF=Tr1.35×4.76×10-3T為插植時(shí)間（h），r為劑量率(cGy),4.76×10-3是比例系數(shù)。

短壽命同位素臨時(shí)性插植治療，TDF變成：TDF=r01.35×4.76×10-3(1-e-1.35λT)/1.35λ式中λ為同位素衰變常數(shù)（h-1）,r0為插植是初始劑量率（cGy）。對(duì)短壽命同位素永久性插植，T→∞，上式變?yōu)椋篢DF=λ-1r01.35×3.53×10-3外照射和近距離照射的TDF值可以直接相加：TDF總=TDF外照射+TDF近距離短壽命同位素臨時(shí)性插植治療，TDF變成：L-Q線性二次模型外推反應(yīng)劑量ERD又稱為生物效應(yīng)劑量（biologicallyeffectivedose,BED）

BED=Nd（1+d/（α/β））上式表達(dá)的BED是分次數(shù)N的線性函數(shù)，因此BED像TDF一樣，可以直接進(jìn)行相加：

BED總=BED1+BED2+…L-Q線性二次模型外推反應(yīng)劑量ERD又稱為生物效應(yīng)劑上述公式表達(dá)的BED中沒(méi)有考慮到照射后的細(xì)胞增殖，所以利用浪費(fèi)劑量WD，對(duì)其進(jìn)行時(shí)間因子的修正：

WD=KT式中K為計(jì)及整個(gè)療程期T（d）內(nèi)，因細(xì)胞增殖每次照射應(yīng)增加的劑量：BED=Nd（1+d/（α/β））-K最后(T-T0)

T0為細(xì)胞增殖的觸發(fā)時(shí)間。上述公式表達(dá)的BED中沒(méi)有考慮到照射后的細(xì)胞增殖，

正常組織和腫瘤組織BED計(jì)算參數(shù)組織類型晚反應(yīng)組織早反應(yīng)組織腫瘤組織T0(d)0028K(Gy/d)00.20.5K最后=K×(1+d/(α/β))正常組織和腫瘤組織BED計(jì)算參數(shù)組織類型晚反應(yīng)應(yīng)用實(shí)例例1治療方案比較：常規(guī)每周5次，每次200cGy,共25次，若改為每周3次，共21次，每次劑量應(yīng)該給多少？應(yīng)用實(shí)例例1治療方案比較：常規(guī)每周5次，每次200cGy解：按TDF模型計(jì)算：

因腫瘤組織有關(guān)TDF參數(shù)不知道，假定與正常組織相同，題中又沒(méi)有規(guī)定任何正常組織，按常量TDF模型計(jì)算：TDF1=TDF225*2001.538*(7/5)-0.169×10-3=21*d1.538*(7/3)-0.169×10-3d=236.9cGy解：按L-Q模型計(jì)算：1.晚反應(yīng)正常組織：α/β=2.5Gy,忽略細(xì)胞增殖，則有：

BED1=BED2

50*(1+(2/2.5))=21*d*(1+(d/2.5))d=225cGy按L-Q模型計(jì)算：2.腫瘤：設(shè)α/β=10Gy，T0=28天,K最后=0.5*（1+（2/10））=0.6Gy/d,代入BED1=BED2有：50*（1+（2/10））-（35-28）*0.6=21d*(1+(d/10))-(49-28)*0.6d=258cGy2.腫瘤：設(shè)α/β=10Gy，T0=28天,3.早反應(yīng)組織：設(shè)α/β=10GyK最后=0.2*（1+（2/10））=0.24Gy/d,代入式中，有50*（1+（2/10））-35*0.24=21d*(1+(d/10))-49*0.24

d=242.8cGy3.早反應(yīng)組織：設(shè)α/β=10Gy例2假設(shè)一病變4cm*4cm，用銫-137插植，5天內(nèi)照射劑量為6000cG