關(guān)于物理劑量和生物劑量換算第一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二放射治療中的兩個(gè)主要的劑量參量:物理劑量---吸收劑量(劑量)(ABSORBEDDOSE,DOSE,)生物劑量---生物等效劑量(等效劑量)(IsoEffectDose,EQD2)

生物效應(yīng)劑量

(BiologicalEffective

Dose,BED)第二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

根據(jù)國(guó)際原子能委員會(huì)第30號(hào)報(bào)告定義，“生物劑量”是指對(duì)生物體輻射響應(yīng)程度的度量?！拔锢韯┝俊迸c“生物劑量”是兩個(gè)不同的概念,但相互之間又有密切的關(guān)系.第三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二物理劑量---放射治療中的外因,是放射治療的必要條件.生物劑量---放射治療中的內(nèi)因,是放射治療的基本基礎(chǔ).“外因必須通過(guò)內(nèi)因才能起作用!”

不提供”物理劑量”,當(dāng)然就談不上放射治療;但是不考慮人體組織對(duì)放射性射線的不同的生物效應(yīng),腫瘤控制率和生存質(zhì)量就無(wú)從談起.因?yàn)槟[瘤控制率和生存質(zhì)量就是通過(guò)”生物劑量”來(lái)衡量的.第四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二一物理劑量

物理劑量---吸收劑量(劑量)(ABSORBEDDOSE,DOSE,)1吸收劑量定義[1]

吸收劑量是指任何電離輻射，授予質(zhì)量為dm的物質(zhì)的平均能量d除以dm所得的商，即：

dD=————(1)dm第五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2吸收劑量的基本單位

國(guó)際單位制單位：焦耳每千克，焦耳.千克-1（J.Kg-1）專(zhuān)名：戈瑞，戈（Gy),毫戈瑞（mGy），微戈瑞(Gy）專(zhuān)用單位：拉德（rad）

1戈瑞（Gy）=1焦耳.千克-1（J.Kg-1）

1Gy=103mGy=106Gy1rad=10-2Gy=1cGy第六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3放射性射線對(duì)生物體的基本作用放射性射線對(duì)生物體的主要作用是電離作用.

通過(guò)該作用,一方面把自己的能量交給了生物體,

同時(shí)就使生物體內(nèi)產(chǎn)生有害的自由基（H.,OH.,R.）及H2O2和e-ag等.

這可對(duì)腫瘤組織產(chǎn)生損傷或不可逆損傷，從而達(dá)到治癌的目的;同時(shí)對(duì)正常組織也能造成放射性損傷和致癌,從而造成對(duì)生存質(zhì)量的影響.第七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4物理劑量的本質(zhì)從物理劑量的定義,單位和與生物體的基本作用中看到:物理劑量的本質(zhì)就是對(duì)生物體從射線場(chǎng)得到多少能量的一種描述.

當(dāng)然,能量越多,生物效應(yīng)越明顯.但多少是合適的呢?”既能最大地殺死腫瘤組織又能最大地保護(hù)正常組織?”,它就無(wú)能為力了.這就要由腫瘤組織和正常組織的放射生物特性來(lái)決定了.

腫瘤組織和正常組織的放射生物特性,目前就由生物劑量來(lái)描述.由它來(lái)決定需要多少能量才最合適.

這就是“外因必須通過(guò)內(nèi)因才能起作用!”第八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二二生物劑量

隨著”放射生物學(xué)”的發(fā)展,”生物劑量”的概念也有一個(gè)發(fā)展的過(guò)程.

最早是1969年Ellis提出的名義標(biāo)稱劑量概念及表達(dá)式(NorminalStandardDoseNSD),這是根據(jù)正常結(jié)締組織耐受量，結(jié)合皮膚紅斑，鱗狀細(xì)胞癌的等劑量曲線而總結(jié)出來(lái)的。該公式可以理解為正常組織放射反應(yīng)相同的情況下的總劑量,時(shí)間，分次的函數(shù)關(guān)系，NSD可以看作生物學(xué)有效劑量。當(dāng)使用不同治療方案時(shí)只要NSD相同，就可以說(shuō)使用了相同的生物劑量。如結(jié)締組織耐受的數(shù)值接近1800Ret。第九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

但在1972年Kellerer和Rossi提出線性平方模型及表達(dá)式(LinearQuadraticequationL-Q公式α/β方程)后,大家就越來(lái)越傾向于由此公式推導(dǎo)出的EQD2

和BED公式來(lái)描述放射治療中的生物劑量了.即:

生物等效劑量(等效劑量)(IsoEffectDose,EquivalentDosein2Gy/f,EQD2)

生物效應(yīng)劑量

(BiologicalEffectiveDose,BED)第十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1生物等效劑量(等效劑量)

(EquivalentDosein2Gy/f,EQD2)1)生物等效劑量(等效劑量)計(jì)算公式等效劑量（EQD2）的計(jì)算是在α/?公式基礎(chǔ)上推導(dǎo)而得的:

在常規(guī)放療方案中，d2=Dt/N=2Gy，就有：

n2d2=n1d1〔(α/β+d1)/(α/β+2)〕[5]

(2)n2d2我們稱它為治療方案（n1d1）的等效劑量（EQD2）.公式（2）就是等效劑量（EQD2）的計(jì)算方程式。第十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

從公式（2）中我們看到,等效劑量（EQD2）除了和物理劑量n1d1有關(guān)外,還和:(1)組織的α/β值有關(guān),而組織的α/β值的大小就反映了組織的放射性生物特性.一般來(lái)說(shuō),早反應(yīng)組織和腫瘤組織的α/β值比較大,晚反應(yīng)組織的α/β值比較小.則在同樣的外因(物理劑量)下,由于兩種組織的內(nèi)因(放射性生物效應(yīng))

不同而造成各自的等效劑量不同.(2)還和分次量(d1)的大小有關(guān).因?yàn)閮煞N組織的放射性生物效應(yīng)對(duì)分次量的依存關(guān)系不一樣,這就是內(nèi)因不同在起作用的結(jié)果.第十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2)等效劑量與物理劑量的比值(η)

從生物等效劑量計(jì)算公式我們可以得到:

η=n2d2/n1d1

=(α/β+d1)/(α/β+2)(3)

η--

等效劑量（EQD2）與物理劑量的比值第十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二等效劑量與物理劑量的比值(η)表

α/βd12Gy3Gy10Gy15Gy1.0Gy/F0.7500.8000.9170.9411.1Gy/F0.7750.8200.9250.9471.2Gy/F0.8000.8400.9330.9531.5Gy/F0.8750.9000.9580.9712.0Gy/F1.0001.0001.0001.0003.0Gy/F1.2501.2001.0831.0594.0Gy/F1.5001.4001.1671.1185.0Gy/F1.7501.6001.2501.176第十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二等效劑量與物理劑量的比值(η)曲線第十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

從等效劑量與物理劑量的比值(η)的表格和曲線中我們看到:

當(dāng)分次量(d1)<2Gy時(shí),等效劑量（EQD2）都小于物理劑量n1d1.雖然早反應(yīng)組織和腫瘤組織的等效劑量下降了,但晚反應(yīng)組織的等效劑量下降更多.這就是超分割治療能更好地保護(hù)晚反應(yīng)組織的道理;只要正常組織反應(yīng)還能耐受的情況下,我們還能增加物理劑量,以提高腫瘤控制率.

當(dāng)分次量(d1)>2Gy時(shí),等效劑量（EQD2）都大于物理劑量n1d1.雖然早反應(yīng)組織和腫瘤組織的等效劑量上升了,但晚反應(yīng)組織的等效劑量上升更多.這就是大分割雖然可以提高腫瘤控制率,但晚反應(yīng)組織反應(yīng)偏重的道理.在此情況下,我們?yōu)榱吮Ｗo(hù)晚反應(yīng)組織就不得不減少物理劑量.

但大分割對(duì)生長(zhǎng)快的腫瘤的治療,在臨床上還是有一定作用的.第十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

公式(2)基本上是用在外照射中,而外照射基本屬于“急速照射”，2Gy/min在照射期間基本不發(fā)生再修復(fù)；而照射和照射之間的間隔又大于6小時(shí)（即使是超分割），則亞致死損傷基本上完全修復(fù)了[6],此時(shí)可用等效劑量（EQD2）的基本表達(dá)式,可不作修正。但在臨床的治療中，有時(shí)候亞致死損傷并沒(méi)有完全修復(fù)（如超分割照射時(shí)間間隔不足6小時(shí)；低劑量率長(zhǎng)時(shí)間照射等），則應(yīng)該在等效劑量（EQD2）的基本表達(dá)式基礎(chǔ)上作一些必要地修正，引入不完全修復(fù)因子（hm)[7]；又有些治療方案由于治療總天數(shù)太長(zhǎng)，超過(guò)了腫瘤快速再增殖的起始天數(shù)(Tκ)則在治療期間就發(fā)生了再增殖，等效劑量（EQD2）基本表達(dá)式也需要作相應(yīng)修正[7]。第十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2生物效應(yīng)劑量(BiologicalEffective

Dose,BED)

1）生物效應(yīng)劑量（BED）的基本表達(dá)式[1]

生物效應(yīng)劑量（BED）的基本表達(dá)式也是由α/?方程轉(zhuǎn)換而得,只要／便可得到生物效應(yīng)劑量（BED）基本表達(dá)式，即：

E/=n(d+βd2/)（4）

BED=D（1+d/（/β））（5）（5）式即為生物效應(yīng)劑量（BED）的基本表達(dá)式。第十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二式中：

BED----生物效應(yīng)劑量，（Gy）

D--------腫瘤治療物理總劑量，（Gy）

d--------分割劑量，（Gy/次）

/β----該種組織的/β值。（Gy）第十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2）生物效應(yīng)劑量（BED）綜合表達(dá)式[1,8]

若進(jìn)一步考慮放射分割照射期間組織放射性損傷未完全修復(fù)和照射治療期間腫瘤細(xì)胞的代償性增殖兩項(xiàng)因素，則生物效應(yīng)劑量（BED）基本表達(dá)式可以擴(kuò)展為生物效應(yīng)劑量（BED）綜合表達(dá)式。表達(dá)式如下：第二十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

d2K（1-Kn）BED=D（1+（-----）（1----------------））-（T-T）

α/βn（1-K2）(6)

T治療總時(shí)間，（天）T

細(xì)胞增殖開(kāi)始時(shí)間,（天）K=e-t亞臨床放射損傷修復(fù)因子,=0T=《28天及晚反應(yīng)組織,=0.85Gy/天T》28天腫瘤增殖因子，=1.4/小時(shí)α/β=10Gy,=0.46/小時(shí)α/β=3Gy，t兩次照射間的時(shí)間間隔。（小時(shí)）n總照射次數(shù)第二十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二幾種組織的和值組織/參數(shù)（days)(Gy/day)口腔粘膜7-非小細(xì)胞肺癌140.66頭頸部鱗癌210.5-0.7食道癌280.5-0.7鼻咽癌280.85第二十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二從公式(6)看到:

生物效應(yīng)劑量（BED）值除了和組織的α/β值,分次量(d1)的大小有關(guān)外,還和經(jīng)照射后組織的”再修復(fù)”及腫瘤(早反應(yīng)組織)的”再增殖”能力的大小有關(guān).

這就涉及到各種不同組織的放射生物效應(yīng)的問(wèn)題了.如”半修復(fù)時(shí)間(repairhalf-time)[2]()”,兩次照射間的時(shí)間間隔(t),細(xì)胞增殖起始時(shí)間(T

),腫瘤增殖因子()及治療總時(shí)間(T)等.這些都是”內(nèi)因”.即使在相同的”外因”下也會(huì)得到不同的治療結(jié)果.這就是”外因”必須通過(guò)”內(nèi)因”起作用,只有這樣才能達(dá)到理想的效果.第二十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二練習(xí)BED=D[1+d/（/β）]請(qǐng)對(duì)比以下2種方案的BED：1、60Gy/30次；2、50Gy/5次；請(qǐng)對(duì)比體部伽馬刀早期肺癌治療方案BED：3、50Gy/10次；4、60Gy/10次；5、70Gy/10次；第二十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二練習(xí)BED=D[1+d/（/β）]請(qǐng)對(duì)比TOMO常用治療方案BED：1、50Gy/20次=62.5；2、60Gy/20次=78；3、70Gy/20次=94.5；第二十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二三外因和內(nèi)因在臨床治療中的應(yīng)用”外因”必須通過(guò)”內(nèi)因”才能起作用,在放射治療臨床應(yīng)用中必須清楚地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)!

我們必須充分清楚地認(rèn)識(shí):”生物的放射生物規(guī)律”,

然后再來(lái)選擇合適的”外因”.

只有這樣才能使”外因”更好地發(fā)揮作用,真正地讓放射治療在腫瘤治療中發(fā)揮更大的作用!第二十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

1射線種類(lèi)的選擇

不同種類(lèi)的射線與人體作用時(shí)有不同的放射生物效應(yīng).1)低LET射線對(duì)乏氧細(xì)胞不敏感而高LET射線對(duì)乏氧細(xì)胞敏感.2)中子的生物效應(yīng)大小與其能量大小有關(guān),一般來(lái)說(shuō)其生物效應(yīng)是X,γ線的好幾倍.第二十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2射線衰減特性的選擇

不同種類(lèi)的和不同能量的射線在人體內(nèi)有不同的衰減特性(吸收特性).我們就必須根據(jù)腫瘤的具體位置,大小和周?chē)K器的分布來(lái)具體選擇射線的種類(lèi)和能量的大小.只有這樣才能使在腫瘤治療的前提下,周?chē)K器得到最大的保護(hù).

注意:高LET射線和質(zhì)子射線在衰減特性上具有”bragg”峰,而峰的位置和寬度與能量大小有關(guān).第二十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3射線的劑量率的選擇

生物的放射性行為還和射線的劑量率有關(guān),這主要是由”4R”規(guī)律來(lái)決定的.

一般來(lái)說(shuō),在放射治療臨床上分三種劑量率照射[6].三種劑量率照射在臨床上生物效應(yīng)不一樣,故在臨床上對(duì)劑量率應(yīng)該作出選擇.

一旦在劑量率無(wú)法作出選擇的情況下,則相應(yīng)的生物計(jì)算就要作出相應(yīng)的修正[9,10],當(dāng)然臨床治療計(jì)劃也應(yīng)作出相應(yīng)的變更.

第三十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1)急速照射:急速照射指劑量率在2Gy/min以上的照射,多數(shù)真核細(xì)胞有生物學(xué)意義的照射在幾分鐘完成,極少或不發(fā)生DNA單鏈的修復(fù).一般情況下,外照射屬于這種照射.2)慢速照射:慢速照射指劑量率在<0.2cGy/min的照射,有生物學(xué)意義的劑量需幾小時(shí)才能完成,DNA單鏈斷裂的修復(fù)基本是完全的.3)遷延性照射:劑量率介于兩者之間的照射就是”遷延性照射”.在這個(gè)區(qū)域里有生物學(xué)意義的照射劑量的給出時(shí)間和DNA單鏈斷裂的修復(fù)速率常數(shù)差不多,可以觀察到劑量率效應(yīng)[11,12].

而IMRT照射由于照射時(shí)間延長(zhǎng)到20-40分鐘則從劑量率這一點(diǎn)來(lái)看,屬于”遷延性照射”.則存在劑量率效應(yīng),生物效應(yīng)會(huì)下降10-15%[6].第三十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4照射分次量的選擇

在臨床治療選擇照射分