臨床(línchuánɡ)放射生物學(xué)基礎(chǔ)

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院腫瘤科共七十七頁第一章概述共七十七頁放射腫瘤學(xué)由四部分組成(zǔchénɡ)：放射治療物理學(xué)、臨床放射生物學(xué)、放射技術(shù)學(xué)、放射腫瘤學(xué)臨床。放射治療物理學(xué)：用什么？如何應(yīng)用？臨床(línchuánɡ)放射生物學(xué)：為什么？如何應(yīng)用？放療技術(shù)學(xué)：研究具體運用各種放射源或設(shè)備治療病人，射野設(shè)置定位技術(shù)擺位技術(shù)；放射腫瘤學(xué)臨床：物理學(xué)、生物學(xué)結(jié)合腫瘤學(xué)共七十七頁放射生物學(xué) 主要研究放射線對生物體的作用，觀察不同質(zhì)的放射線照射后的各種生物效應(yīng)以及不同內(nèi)、外因素對生物效應(yīng)的影響。臨床放射生物學(xué) 研究和探討人類腫瘤及正常組織在放射治療中的生物學(xué)問題。根據(jù)臨床放射生物學(xué)理論闡述放射治療原理，探討影響腫瘤和正常組織對放射線反應(yīng)(fǎnyìng)性的生物學(xué)因素，尋找減少放射治療副反應(yīng)(fǎnyìng)的辦法和措施。

目標(biāo)：從應(yīng)用基礎(chǔ)研究角度為臨床放射治療醫(yī)師設(shè)計和改進(jìn)治療方案提供思路和研究依據(jù)。共七十七頁臨床放射(fàngshè)生物學(xué)在放射(fàngshè)治療中的作用共七十七頁概念 為放射治療提供理論基礎(chǔ)，確認(rèn)放射線對腫瘤和正常組織的作用機(jī)制及其受照射后的生物體構(gòu)成反應(yīng)的過程(guòchéng)。

DNA損傷及修復(fù)； 腫瘤乏氧細(xì)胞； 腫瘤細(xì)胞再氧合； 腫瘤干細(xì)胞再群體化等共七十七頁

治療策略的實證研究(yánjiū) 放射生物學(xué)的作用是為治療方法的改變提供生物學(xué)方面的定量性資料。

加速治療； 超分割治療； 大分割治療； 乏氧細(xì)胞增敏劑； IMRT； 高LET放射治療等共七十七頁個體化放射治療方案的研究和設(shè)計 tailoredtherapy

“個體腫瘤放射敏感性預(yù)測”其意義在于制定個體化放療方案提供基礎(chǔ)。放射敏感的腫瘤可降低分次劑量同時化療；放射抗拒的腫瘤可加大分次劑量和應(yīng)用放射增敏劑使患者受益。

目前尚不能完全準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測個體腫瘤的治療(zhìliáo)反應(yīng)性，預(yù)測放射敏感性是放射治療(zhìliáo)的“holygrail”.共七十七頁第二章電離輻射對生物體的作用(zuòyòng)共七十七頁輻射生物效應(yīng)的時間標(biāo)尺thetime-scaleofeffectinradiationbiology不同水平生物效應(yīng)的發(fā)生時間、順序和過程(guòchéng)。物理階段：帶電粒子和組織細(xì)胞的原子之間相互作用化學(xué)階段：受損傷的原子和分子與其他細(xì)胞成分發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)的時期。特點：清除反應(yīng)之間的競爭(滅活自由基的巰基化合物，固定反應(yīng)等)。生物階段：包括所有的激發(fā)過程，如損傷修復(fù)/細(xì)胞死亡等共七十七頁正常組織

早反應(yīng)：皮膚粘膜破損、腸粘膜裸露(luǒlù)、造血系統(tǒng)損傷

晚反應(yīng)：皮膚毛細(xì)血管擴(kuò)張、軟組織或臟器得到纖維化、中樞神經(jīng)受照射部位損傷和血管損傷

輻射致癌共七十七頁電離輻射的直接作用(zuòyòng)和間接作用(zuòyòng)直接作用（directactionofradiation）

是任何射線(X線、帶電或不帶電粒子）在被生物物質(zhì)吸收時，直接和細(xì)胞關(guān)鍵的靶起作用，靶的原子被電離或激發(fā)，從而啟動一系列的事件導(dǎo)致生物改變。高LET射線主要是直接作用。間接作用（indirectactionofradiation）射線在細(xì)胞內(nèi)和另一個原子或分子相互作用產(chǎn)生自由基，它們可以擴(kuò)散一定距離達(dá)到(dádào)一個關(guān)鍵的靶并造成損傷，稱之為間接作用。即射線先作用于關(guān)鍵靶的周圍結(jié)構(gòu)，其分解產(chǎn)物再作用于關(guān)鍵靶。

共七十七頁生物(shēngwù)效應(yīng)入射X射線光子(guāngzǐ)快速電子X射線的間接作用,從入射光子的吸收到最終生物效應(yīng)的產(chǎn)生離子自由基自由基由化學(xué)鍵斷裂引起的化學(xué)變化共七十七頁

射線質(zhì)與相對生物(shēngwù)效應(yīng)線性能量傳遞（LET,linearenergytransmission)射線與生物分子相互作用產(chǎn)生電離而發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換。以射線沿徑跡1u所消耗的能量表示，單位為KeV/u。LET=dE/dL高LET射線：質(zhì)子、中子低LET射線：直線加速器產(chǎn)生的X線和鈷機(jī)產(chǎn)生γ線它的大小與電離性粒子的質(zhì)量平方成正比，與速度成反比。它代表射線的質(zhì)。

共七十七頁相對生物效應(yīng)(relativebiologyeffectiveness)：不同LET射線在相同劑量條件(tiáojiàn)下，可產(chǎn)生不同的生物效應(yīng)。以250KVX線或鈷機(jī)產(chǎn)生γ線的生物效應(yīng)為基礎(chǔ)，某種射線產(chǎn)生與之相同的生物效應(yīng)所需要的劑量比值。RBE=產(chǎn)生某種生物效應(yīng)所需的X線劑量產(chǎn)生同種效應(yīng)所需的有關(guān)射線劑量共七十七頁LET與相對生物效應(yīng)一般LET值越大的射線，其相對生物效應(yīng)越大。同樣(tóngyàng)LET的射線，單次照射與分次照射相對生物效應(yīng)不同。在分割照射時，高LET射線對細(xì)胞的損傷都是致死性的；低LET射線造成的損傷部分是非致死性的。隨著LET繼續(xù)增高，RBE反而下降，這與高LET射線存在超殺效應(yīng)（overkilleffect）有關(guān)。共七十七頁第三章：電離輻射的細(xì)胞(xìbāo)效應(yīng)共七十七頁輻射誘導(dǎo)的DNA損傷及修復(fù)DNA的鏈斷裂單鏈斷裂：離體DNA受照射后約90%為單鏈斷裂；活體DNA受照射后比例更高。單鏈斷裂后可以(kěyǐ)按照DNA的堿基配對原則修復(fù)（如此時發(fā)生錯誤修復(fù)，可產(chǎn)生突變）。雙鏈斷裂：離體DNA受照射后約10%為雙鏈斷裂；活體DNA受照射后比例更低。雙鏈斷裂后，由于模板的消失，一般不能修復(fù)。注意斷裂部位：如斷裂部分彼此分開（間隔一段距離），可以修復(fù)；斷裂在對側(cè)互補(bǔ)堿基位置或僅隔幾個堿基，發(fā)生真正雙鏈斷裂，及染色體折成兩段，導(dǎo)致細(xì)胞死亡/突變致癌。雙鏈斷裂修復(fù)：同源和非同源重組共七十七頁輻射所致(suǒzhì)的細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡的概念輻射所致細(xì)胞死亡主要形式：間期死亡（interphasedeath）：細(xì)胞受大劑量照射時發(fā)生的分裂間期死亡（在進(jìn)行下一次分裂前死亡）有絲分裂死亡（mitoticdeath）：由于染色體損傷，細(xì)胞在試圖進(jìn)行有絲分裂時死亡。死亡可發(fā)生在照射后的第一次或以后的幾次分裂，因此是一種增殖性死亡。共七十七頁放射生物學(xué)對細(xì)胞死亡的定義與病理學(xué)上的定義有較大不同，它更注重細(xì)胞的機(jī)能，而不是純粹的形態(tài)學(xué)的改變。對于已分化的不再增殖的細(xì)胞（神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞或各種分泌細(xì)胞），只要(zhǐyào)喪失其特殊機(jī)能便可認(rèn)為死亡。對于增殖細(xì)胞（造血干細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞或離體培養(yǎng)細(xì)胞）

放射生物學(xué)規(guī)定：鑒定細(xì)胞存活的唯一標(biāo)準(zhǔn)是細(xì)胞是不是 保留無限增殖的能力。增殖性死亡：細(xì)胞受照射后，形態(tài)完整無損，具有生理功能，有能力制造蛋白質(zhì)或合成DNA，甚至于還能通過一次或幾次有絲分裂；但它已失去了無限分裂和產(chǎn)生子代的能力。(放療結(jié)束后腫瘤繼續(xù)縮小；臨床治愈：帶瘤生存)共七十七頁細(xì)胞死亡的機(jī)制：染色體DNA是關(guān)鍵靶調(diào)亡：照射啟動了細(xì)胞內(nèi)的某種基因機(jī)制，從而發(fā)生一系列程序性改變，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。多發(fā)生在間期細(xì)胞及成熟分化的細(xì)胞。它是高度細(xì)胞類型依賴性的。唾液腺分泌細(xì)胞：照射幾次即出現(xiàn)口干；神經(jīng)細(xì)胞，淋巴細(xì)胞等。

在一定意義上說，只需使腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生增殖性死亡，即腫瘤細(xì)胞不再無限分裂增殖，就能達(dá)到根治腫瘤的目的。細(xì)胞死亡和再增殖完整性丟失（lossofreproductiveintegrityoftumorcells）存在根本意義上的不同。放射可治愈(zhìyù)性最主要依據(jù)是后者。共七十七頁細(xì)胞存活曲線是用來定量描述照射劑量(jìliàng)與存活細(xì)胞數(shù)量相關(guān)性的一種方法。以劑量(jìliàng)為橫坐標(biāo)，存活率為縱坐標(biāo)。細(xì)胞存活曲線在研究放射效應(yīng)規(guī)律及影響因素的相互比較中有重要意義。在不同類型射線照射后效應(yīng)差異，放射增敏劑與保護(hù)劑的效果，乏氧對放射效應(yīng)的影響等研究中，它是一個必不可少的重要參數(shù)。共七十七頁細(xì)胞(xìbāo)存活百分?jǐn)?shù)GyD01）指數(shù)存活曲線：致密電離輻射（如中子/α粒子(lìzǐ)）單靶單擊數(shù)學(xué)模型擬合，在半對數(shù)坐標(biāo)上是一條直線。D0：直線斜率的倒數(shù)SF=1/α（α是與射線的質(zhì)和放射敏感性有關(guān)的常數(shù)）共七十七頁DqD0細(xì)胞(xìbāo)存活百分?jǐn)?shù)Gy多靶單擊模型：肩區(qū)的意義表明細(xì)胞內(nèi)存在亞致死性損傷修復(fù)主要參數(shù)：D0、Dq和N值loge=Dq/D0D0：存活曲線直線部分斜率的倒數(shù)，即從某一存活率水平降低63％所需要的照射劑量(jìliàng)，代表細(xì)胞的放射敏感性。D0值愈小，放射敏感性愈高。Dq：準(zhǔn)閾劑量（有殺滅效應(yīng)的最小劑量）代表細(xì)胞的亞致死性損傷修復(fù)能力N：外推數(shù)代表細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵靶的數(shù)目或一個靶所需擊中的次數(shù)。2）非指數(shù)存活曲線：稀疏電離輻射細(xì)胞存活曲線主要由兩部分組成：開始的平坦彎曲部分（肩區(qū)）和隨后的直線部分。N共七十七頁線性二次模型（linear-quadraticmodel）輻射殺滅細(xì)胞有兩部分：一部分與照射劑量(jìliàng)成比例，另一部分與照射劑量(jìliàng)的平方成比例S=e-αD-βD2α和β是常數(shù)S是照射劑量為D時的細(xì)胞存活當(dāng)αD=βD2或D=α/β，照射劑量與細(xì)胞殺滅成比例的部分與照射劑量平方成比例的部分相等，在這個劑量點α/β，線性和平方項對細(xì)胞殺滅的貢獻(xiàn)相等。α/β：早反應(yīng)組織高晚反應(yīng)組織低αDβD2α/β存活(cúnhuó)分?jǐn)?shù)照射劑量Gy共七十七頁細(xì)胞周期時相及放射(fàngshè)敏感性1）細(xì)胞增殖周期 從細(xì)胞周期的某一點到子細(xì)胞周期同一點的時間，稱為細(xì)胞周期時間。①G1期：DNA合成前期，有RNA迅速合成并指導(dǎo)大量蛋白質(zhì)合成和其它分子合成，準(zhǔn)備合成DNA。②S期：DNA合成期，此期間DNA量增加一倍。③G2期：DNA合成后期，為分裂做準(zhǔn)備。④M期：有絲分裂期，兩個子細(xì)胞形成。⑤G0期：一些細(xì)胞處于真正休止?fàn)顟B(tài)，不參加周期活動(huódòng)，當(dāng)需要時，進(jìn)入細(xì)胞周期，成為G1期細(xì)胞。共七十七頁

2）細(xì)胞周期內(nèi)的放射敏感性不同(bùtónɡ)時相放射敏感性不同(bùtónɡ)。處于M期的細(xì)胞受照射很敏感,可引起細(xì)胞即刻死亡或染色體畸變.G1期早期對輻射不敏感,后期則較敏感,周期較長的細(xì)胞在G1期受照射可能發(fā)生G1抑制,延遲進(jìn)入S期.S前期也較敏感,受照可使DNA合成速度變慢,細(xì)胞延遲進(jìn)入G2期.G2期是對輻射極敏感的階段,處于此期即使較低劑量也會由于所需特異蛋白質(zhì)和RNA合成障礙引起長時間分裂延遲,也稱“G2阻斷”?？赡艿脑蚴羌?xì)胞在分裂前沒有充分時間修復(fù)放射損傷，細(xì)胞存活曲線上G2M期細(xì)胞沒有肩區(qū)，而S期肩區(qū)最大。共七十七頁第四章：腫瘤的放射(fàngshè)生物學(xué)概念共七十七頁腫瘤的增殖動力學(xué)層次（cellkineticcompartmentsoftumor）第一層次：增殖細(xì)胞第二層次：靜止細(xì)胞第三層次：終末細(xì)胞（不具有分裂能力）第四層次：死亡細(xì)胞腫瘤倍增(bèizēnɡ)時間（tumorvolumedoublingtime，Td）由細(xì)胞周期時間，生長比，細(xì)胞丟失率決定潛在倍增時間（potentialdoublingtime，Tpot）為理論參數(shù)，假設(shè)在沒有細(xì)胞丟失情況下腫瘤細(xì)胞群體增加1倍所需要的時間。共七十七頁腫瘤體積效應(yīng)

放射治療可治愈克隆源細(xì)胞小于109的腫瘤。瘤床效應(yīng)

腫瘤復(fù)發(fā)后比未放射治療的腫瘤生長速度慢。原因：照射對間質(zhì)（含血管）組織所致的損傷(sǔnshāng)。再群體化的加速治療前期腫瘤縮小，隨后出現(xiàn)再增長。乏氧和再氧合腫瘤都含有不同氧合水平的克隆源性細(xì)胞。共七十七頁第五章：放射(fàngshè)敏感性與可治愈性共七十七頁

人體組織對放射線的敏感性與其增殖能力成正比，與其分化程度成反比。即增殖能力越強(qiáng)的組織越敏感，分化程度越低的組織越敏感。同時與腫瘤大小也有關(guān)系（淋巴瘤殘留、腺癌、肉瘤術(shù)后放療）臨床治愈：放射治療能使殘存的腫瘤細(xì)胞在很長時間內(nèi)不能恢復(fù)其增殖能力，以至于在患者的自然壽命期內(nèi)不再有臨床表現(xiàn)。

放射敏感性與放射可治愈性不總是(zǒnɡshì)一致的。增殖快、分化差的腫瘤，對于放射線敏感，治療早期療效顯著，但常因遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)移而死亡。（egSCLC）共七十七頁正常組織的放射耐受量是指被照射的組織器官不發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷的最大照射劑量。它的大小與受照射的容積（面積或長度）有關(guān)；不同類型的器官，同一器官的不同部位也有差異。 TD5/5（臨床規(guī)定(guīdìng)的最低耐受劑量） 是指1～6MV光子射線，每次2Gy，每周5次的標(biāo)準(zhǔn)方式治療后，5年內(nèi)嚴(yán)重并發(fā)癥發(fā)生率≤5％的總劑量。是臨床上允許的范圍。共七十七頁正常(zhèngcháng)組織的放射耐受量早反應(yīng)組織造血細(xì)胞、小腸上皮、表皮等照射(zhàoshè)中即可出現(xiàn)遠(yuǎn)期反應(yīng)小晚反應(yīng)組織腎臟、神經(jīng)細(xì)胞照射中可無反應(yīng)，可在照射后數(shù)年才出現(xiàn)直腸、膀胱、脊髓尤應(yīng)注意共七十七頁正常(zhèngcháng)組織的放射耐受量注意(zhùyì)劑量限制性器官的劑量晶體、視神經(jīng)、視交叉、脊髓、肺、etc如不考慮正常組織耐受量，放療可殺滅一切腫瘤。與容積有關(guān)的器官：肺尖全肺照射與長度有關(guān)的器官：全脊髓局部照射共七十七頁腫瘤(zhǒngliú)組織的放射敏感性放射敏感性腫瘤 經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)方式20～40Gy照射(zhàoshè)后，一般腫瘤可達(dá)到完全消退。包括惡性淋巴瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、腎母細(xì)胞瘤及白血病浸潤等。放射中度敏感性腫瘤 一般照射60Gy才消失，包括大部分鱗狀細(xì)胞癌、分化差的腺癌及腦腫瘤。這部分腫瘤正是比較適合放療的腫瘤。放射抗拒性腫瘤 消滅這類腫瘤所需劑量超過其附近正常組織的耐受劑量。包括大多數(shù)腺癌、軟組織肉瘤和黑色素瘤。共七十七頁

治療比正常組織耐受劑量與腫瘤組織致死劑量之比，稱之為治療比（TherapeuticRatioTR） 治療比對放射治療適應(yīng)癥的選擇，最佳治療劑量和治療方式的設(shè)計(shèjì)以及放射增敏劑和保護(hù)劑的研究有重要意義。注意：腫瘤和正常組織同時增敏或同時保護(hù)的問題位于放射敏感器官內(nèi)的放射抗拒性腫瘤，當(dāng)放射劑量已達(dá)到引起該正常組織嚴(yán)重?fù)p傷時，仍未達(dá)到腫瘤控制所要求的劑量，這類腫瘤不適合放射治療。(eg、小腸肉瘤)共七十七頁

一般情況，腫瘤治愈率隨著照射劑量的提高而增加。但達(dá)到一定劑量水平后，再增加劑量，腫瘤治愈率提高很少，而正常組織損傷幾率(jīlǜ)卻迅速增加，治療比降低。因此，放療設(shè)計不能為了控制腫瘤，無限制增加劑量。

如果正常組織合腫瘤組織同時被增敏，TR無明顯改變，這個增敏劑則不適合應(yīng)用；如果某種放療保護(hù)劑既提高了正常組織的耐受劑量，又提高了腫瘤組織的致死劑量，TR也無顯著變化，不應(yīng)用于臨床。共七十七頁第六章：分次放療中的放射(fàngshè)生物學(xué)原理共七十七頁設(shè)計治療方案時必須把握(bǎwò)兩個要點：處方劑量的科學(xué)性生物學(xué)的合理性共七十七頁不管照射(zhàoshè)模式如何改變，生物體對放射線的反應(yīng)是有一定規(guī)律的4RRepairofradiationdamageRedistributionofthecellcycleReoxygenationRepopulation共七十七頁細(xì)胞的放射損傷可分為3種類型：亞致死性損傷（sublethaldamage）：受照后細(xì)胞的部分靶而不是所有靶內(nèi)所累積(lěijī)的電離事件，通常指DNA的單鏈斷裂。----------------可修復(fù)潛在致死性損傷（potentiallethaldamage）在正常狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)在照射后死亡的細(xì)胞，如置于適當(dāng)條件下由于損傷修復(fù)又存活的現(xiàn)象。---------------可修復(fù)致死性損傷（lethaldamage）受照后細(xì)胞完全喪失了分裂增殖能力，不可逆的損傷。---------------不可修復(fù)共七十七頁細(xì)胞放射損傷的修復(fù)亞致死損傷修復(fù)（sublethaldamage）----Elkind修復(fù)指假如將某一既定單次照射劑量分成間隔一定時間的兩次時所觀察到的存活細(xì)胞增加的現(xiàn)象。-----DNA的單鏈斷裂，是可修復(fù)的放射損傷。影響因素：放射線(shèxiàn)的質(zhì)，高LET射線(shèxiàn)無此修復(fù)細(xì)胞的氧合狀態(tài)，氧合好此修復(fù)強(qiáng)細(xì)胞群的增殖狀態(tài)，未增殖者無此修復(fù)共七十七頁細(xì)胞(xìbāo)放射損傷的修復(fù)亞致死性損傷修復(fù)速率30min----數(shù)H用亞致死性損傷半修復(fù)時間（T1/2）表示影響分次照射反應(yīng)最普遍的生物現(xiàn)象是亞致死性損傷的修復(fù)能力。主要發(fā)生在G0及G1期細(xì)胞內(nèi)正常組織與腫瘤比，有更多的細(xì)胞處于G0及G1期，因而對正常細(xì)胞從放射損傷中修復(fù)更有意義。共七十七頁晚反應(yīng)(fǎnyìng)組織比早反應(yīng)(fǎnyìng)組織有較大的修復(fù)能力，因而分次照射對晚反應(yīng)組織的益處比早反應(yīng)組織為大。相同總劑量照射，分次越多，晚反應(yīng)組織的副反應(yīng)就越小。因此臨床上應(yīng)用每日2次，間隔6小時的照射方式以提高腫瘤的局部控制率而不增加后遺癥。細(xì)胞放射(fàngshè)損傷的修復(fù)共七十七頁

細(xì)胞放射損傷的修復(fù)潛在致死性損傷修復(fù)：照射后改變其環(huán)境，可增加其存活的現(xiàn)象。如照射后將細(xì)胞置于平衡鹽溶液而非完全培養(yǎng)基中可觀察到此修復(fù)。影響因素(yīnsù)：射線質(zhì)高LET射線無乏氧細(xì)胞密度接觸抑制細(xì)胞周期如照射后大于或等于6H細(xì)胞沒有分裂可發(fā)生此修復(fù)共七十七頁細(xì)胞周期的再分布腫瘤細(xì)胞群在照射前處于非同步化狀態(tài)，即細(xì)胞處于周期的各個階段。 分次照射接受照射后，敏感期（M期）細(xì)胞被大量殺滅，處于相對放射抗拒的S期、G期細(xì)胞逐漸同步恢復(fù)，進(jìn)入敏感期，此時再照射將獲得(huòdé)較大殺滅。 目前還無法準(zhǔn)確判斷這一時間，也沒有可靠的措施使達(dá)到真正同步的要求。

共七十七頁 氧效應(yīng)及乏氧細(xì)胞的再氧合氧在放射線和生物體相互作用中所起的作用------氧效應(yīng)在有氧情況下，射線對水分子的作用能產(chǎn)生更多的過氧化物→加強(qiáng)射線造成的損傷，直接作用或間接作用產(chǎn)物與氧結(jié)合后不易修復(fù)→固定損傷的作用。因此，因為氧的存在使射線的生物效應(yīng)增加的作用，稱氧增強(qiáng)作用，其大小(dàxiǎo)以氧增強(qiáng)比表示氧增強(qiáng)比（OER，OxygenEnhancementRatio）乏氧細(xì)胞致死劑量OER=足氧細(xì)胞致死劑量共七十七頁氧合好的細(xì)胞對照射敏感，一次照射后，腫瘤中足氧細(xì)胞被殺滅，乏氧細(xì)胞因以下(yǐxià)因素得到再氧合腫瘤細(xì)胞群總量減少，而血管沒有損失，血管相對密度增加；對放射敏感的足氧細(xì)胞被殺滅后排除，乏氧細(xì)胞到血管間的距離減少，供氧改善；細(xì)胞死亡使氧耗下降，整個腫瘤細(xì)胞群氧分配增加。術(shù)前比術(shù)后好預(yù)防比復(fù)發(fā)好氧效應(yīng)及乏氧細(xì)胞(xìbāo)的再氧合共七十七頁再群體(qúntǐ)化

正常組織和腫瘤在受到照射后都會產(chǎn)生細(xì)胞死亡、丟失及生長延緩，在此過程的同時，進(jìn)行細(xì)胞的再補(bǔ)充。 正常組織在照射后出現(xiàn)的急性放射反應(yīng)即是因為再增殖未能及時補(bǔ)充丟失的細(xì)胞。 腫瘤組織在照射后，腫瘤細(xì)胞群中的克隆(kèlónɡ)源細(xì)胞周期時間變短，倍增時間縮短，產(chǎn)生加速再增殖，尤其在療程的后期.受照后組織的再群體化反應(yīng)的啟動時間在不同組織之間有所不同。

再群體化是造成早反應(yīng)組織/晚反應(yīng)組織/腫瘤之間效應(yīng)差別的重要因素之一。共七十七頁再群體(qúntǐ)化盡量避免無謂的治療(zhìliáo)中斷或延長總治療(zhìliáo)時間，已有文獻(xiàn)報道證實延長總療程或中斷治療(zhìliáo)可導(dǎo)致復(fù)發(fā)率增加。治療前生長速度很快的腫瘤最好采取加速治療。在某些腫瘤放療的后半程應(yīng)用增加每日劑量以克服再增殖。非醫(yī)療原因（節(jié)假日、機(jī)器故障）造成的治療中斷應(yīng)采取措施補(bǔ)充劑量。共七十七頁第七章：臨床放射治療(zhìliáo)中非常規(guī)分割治療(zhìliáo)研究共七十七頁目的是進(jìn)一步分開早反應(yīng)組織和晚反應(yīng)組織的效應(yīng)差別。在于常規(guī)分割方案相同(xiānɡtónɡ)的總治療時間內(nèi)，在保持相同(xiānɡtónɡ)總劑量的情況下每天照射2次。但在實際使用中，劑量可能提高和總治療時間縮短或相同(xiānɡtónɡ)。Eg:頭頸部腫瘤80.5Gy/70F/7w70Gy/35F/7W腫瘤控制和5年生存率升高；提高了療效；沒有明顯增加副作用超分割(fēngē)放射治療（hyperfraction）共七十七頁加速治療（acceleratedtreatment）在1/2常規(guī)治療的總時間內(nèi)，通過一天照射2次或多次的方式，給予與常規(guī)相同的總劑量。目的是抑制快增殖腫瘤細(xì)胞的再群體化。實際中必須有一段時間休息或降低劑量Eg:頭頸部腫瘤72Gy/45F/5w（1.6GyX3/d），中間休息2周70Gy/35F/7W腫瘤控制增加，而生存率無作用(zuòyòng)，急性反應(yīng)和晚期反應(yīng)增加。共七十七頁（Continuoushyperfractionatedacceleratedradiationtherapy）目的：降低分次劑量(jìliàng)以減輕晚期反應(yīng)，縮短總治療時間以抑制腫瘤的增殖。Eg：50.4-54Gy/36F/12d1.4-1.5Gy/F腫瘤局控率好急性反應(yīng)加重，但最明顯發(fā)生在治療完成后大部分晚期反應(yīng)可以接受脊髓例外，50Gy出現(xiàn)嚴(yán)重放射性脊髓病，因間隔6H時間較短連續(xù)加速(jiāsù)超分割放射治療共七十七頁腫瘤(zhǒngliú)放射治療中生物劑量等效換算的數(shù)學(xué)模型共七十七頁作用對臨床研究中不同分割方案進(jìn)行比較改變原有治療方案或開展一個新的治療模式與常規(guī)治療進(jìn)行生物劑量等效估算，以獲得最好的治療效益并使病人的利益得到(dédào)保護(hù)。

生物劑量有關(guān)的數(shù)學(xué)換算模型共七十七頁生物劑量生物劑量是對生物體輻射反應(yīng)程度的測量。與物理劑量完全不同(bùtónɡ)。單野下的等劑量曲線，實際生物效應(yīng)劑量和物理劑量不一致。隨著每次劑量大小變化，生物效應(yīng)也變化。100cGy：70%物理劑量（70cGy）-----74.2cGy50%-----40.5cGy這種差別在物理劑量圖上不能體現(xiàn)。共七十七頁當(dāng)改變常規(guī)治療計劃時應(yīng)計算保持相等生物效應(yīng)所需的總劑量爭取一個合理的分次方案比較不同(bùtónɡ)分次劑量/分次數(shù)/總治療時間的治療技術(shù)。放射治療中的生物劑量等效換算(huànsuàn)模型共七十七頁放射治療中的生物劑量等效換算(huànsuàn)模型立方根規(guī)則（cuberootrule）1944年，Strandqvist第一個對現(xiàn)代分次放療具有指導(dǎo)意義的時間劑量(jìliàng)模型等效劑量D與總治療時間T的立方根呈正比，而T是分次數(shù)N的線性函數(shù)，因此D也與N的立方根呈正比。用于換算總治療時間和分次數(shù)兩方面的關(guān)系。共七十七頁放射治療中的生物劑量等效(děnɡxiào)換算模型名義(míngyì)標(biāo)準(zhǔn)劑量模型（nominalstandarddosemodel，NSD）1969年，F(xiàn)rankEllisNSD代表生物效應(yīng)水平，是時間和分次數(shù)的校正函數(shù)。NSD=DXT-0.11XN-0.24每周照射次數(shù)和照射劑量固定（d）---T/N=常數(shù)NSD=dX（T/N）-0.11XN0.65-----等號兩邊同乘1/0.65或1.54，使NSD1.54成為生物等效劑量單位：TDF（time-dose-fraction）TDF=10-3XNSD1.54=Nd1.54(T/N)-0.17X10-3D：Gy表示，T：天表示。共七十七頁放射治療中的生物(shēngwù)劑量等效換算模型如治療中斷期間干細(xì)胞的再群體化加以考慮：消減因子（decayfactor）DF=【T/（T+R）】0.11T：療程開始到治療中斷的天數(shù)R：休息(xiūxi)期間的時間長度。TDF后=TDF前-DF共七十七頁放射治療中的生物(shēngwù)劑量等效換算模型NSD主要缺陷(quēxiàn)：NSD低估大分次劑量照射后晚期損傷的發(fā)生率無鑒別晚期損傷的治療時間因子延長總治療時間使腫瘤局控率下降共七十七頁放射治療中的生物(shēngwù)劑量等效換算模型線性二次模型（linearquadraticmodel，LQ）從細(xì)胞存活曲線直接推導(dǎo)而來1973年，Chadwick/LeenhoutsE=αD+βD2等效(děnɡxiào)換算的基本公式：E/α=D+（β/α）D2E/α：生物效應(yīng)劑量（biologicaleffectivedose，BED）共七十七頁分次劑量為d，采用分隔時間大于6h,分次數(shù)為n，亞致死性損傷完全修復(fù)：BED=ndX[1+d/(α/β)]α/β：細(xì)胞存活曲線參數(shù)之比，一個特定組織或細(xì)胞群體的α/β是指在這個劑量值單擊和雙擊所產(chǎn)生的生物效應(yīng)相等，不僅(bùjǐn)反映不同組織分次敏感性的差異，還說明在該劑量照射下NDA雙鏈斷裂與兩個單鏈斷裂組合發(fā)生幾率相等。放射治療中的生物劑量等效換算(huànsuàn)模型共七十七頁放射治療中的生物(shēngwù)劑量等效換算模型不同分割方案的等效換算(huànsuàn)基本公式D21+d1/（α/β）D11+d2/（α/β）D：總劑量，d分次劑量共七十七頁帶有時間因子的LQ等效換算公式總治療時間的改變，一般來說，對晚反應(yīng)組織而言，總治療時間的變化對生物效應(yīng)影響不大，但對多數(shù)早反應(yīng)組織和腫瘤來說，總治療時間的延長會使既定方案的生物效應(yīng)下降，原因主要是受照組織靶細(xì)胞增殖的結(jié)果(jiēguǒ)，應(yīng)對此校正。目前尚無一個數(shù)學(xué)模型能描述這種時間跨度組織恢復(fù)情況。在群體化快的腫瘤可采用K=0.6Gy/d;增殖慢的K=0.1Gy/d放射治療中的生物劑量等效換算(huànsuàn)模型共七十七頁帶有不完全修復(fù)因子的LQ等效換算公式LQ基本公式前提是分次之間每次照射劑量后的亞致死性損傷完全修復(fù)（大于或等于6H），如分隔時間短于這個值，整個治療的總損傷會由于(yóuyú)每次照射前上次照射損傷修復(fù)的不完全而加重。放射治療中的生物劑量等效(děnɡxiào)換算模型共七十七頁BED=ndX[1+d/(α/β)]D=P-Ed=(Pp-Ee)/(P-E)=(PX2-EXB)/(P-E)Thelinear–quadraticapproachinclinicalpractice共七十七頁Apatientwithmetastaticbonepainlocatedtothe5ththoraticvertebraisconsideredforpalliativeradiotherapyusing4X5GyProblem:Whatistheisoeffectivedosein2Gyfractionforspinalcord?Solution:endpoint:myelopathy

α/β=2.0BED=4X5X(1+5/2)=70PE=2XNX(1+2/2)=70N=70/4=17.5Dose:17.5X2=35GyExample1.Convertingadoseintotheisoeffectivedosein2Gyfractions共七十七頁Example2.ErrorinthedelivereddoseperfracionatthebeginningofthetreatmentApatientisintendedtoreceive35X2Gyperfraction,