1、.,1,臨床放射生物學基礎 重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院腫瘤科,.,2,第一章 概 述,.,3,放射腫瘤學由四部分組成：放射治療物理學、臨床放射生物學、放射技術學、放射腫瘤學臨床。,放射治療物理學：用什么？如何應用？ 臨床放射生物學：為什么？如何應用？ 放療技術學：研究具體運用各種放射源或設備治療病人，射野設置 定位技術 擺位技術； 放射腫瘤學臨床：物理學、生物學結合腫瘤學,.,4,放射生物學 主要研究放射線對生物體的作用，觀察不同質的放射線照射后的各種生物效應以及不同內、外因素對生物效應的影響。 臨床放射生物學 研究和探討人類腫瘤及正常組織在放射治療中的生物學問題。根據(jù)臨床放射生物學理論闡述放射

2、治療原理，探討影響腫瘤和正常組織對放射線反應性的生物學因素，尋找減少放射治療副反應的辦法和措施。 目標：從應用基礎研究角度為臨床放射治療醫(yī)師設計和改進治療方案提供思路和研究依據(jù)。,.,5,臨床放射生物學在放射治療中的作用,.,6,概念 為放射治療提供理論基礎，確認放射線對腫瘤和正常組織的作用機制及其受照射后的生物體構成反應的過程。 DNA損傷及修復； 腫瘤乏氧細胞； 腫瘤細胞再氧合； 腫瘤干細胞再群體化等,.,7,治療策略的實證研究 放射生物學的作用是為治療方法的改變提供生物學方面的定量性資料。 加速治療； 超分割治療； 大分割治療； 乏氧細胞增敏劑； IMRT； 高LET放射治療等,.,8,

3、個體化放射治療方案的研究和設計 tailored therapy “個體腫瘤放射敏感性預測” 其意義在于制定個體化放療方案提供基礎。 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用放射增敏劑使患者受益。 目前尚不能完全準確、可靠地預測個體腫瘤的治療反應性，預測放射敏感性是放射治療的“holy grail”.,.,9,第二章 電離輻射對生物體的作用,.,10,輻射生物效應的時間標尺 the time-scale of effect in radiation biology 不同水平生物效應的發(fā)生時間、順序和過程。 物理階段： 帶電粒子和組織細胞的原子 之間相互作用 化

4、學階段： 受損傷的原子和分子與其他細胞成分發(fā)生 快速化學反應的時期。特點：清除反應之 間的競爭(滅活自由基的巰基化合物，固定 反應等)。 生物階段： 包括所有的激發(fā)過程，如損傷修復/細胞死 亡等,.,11,正常組織 早反應：皮膚粘膜破損、腸粘膜裸露、造血系統(tǒng)損傷 晚反應：皮膚毛細血管擴張、軟組織或臟器得到纖維化、中樞神經受照射部位損傷和血管損傷 輻射致癌,.,12,電離輻射的直接作用和間接作用,直接作用（direct action of radiation） 是任何射線(X線、帶電或不帶電粒子）在被生物物質吸收時，直接和細胞關鍵的靶起作用，靶的原子被電離或激發(fā)，從而啟動一系列的事件導致生物改變

5、。高LET射線主要是直接作用。 間接作用（indirect action of radiation） 射線在細胞內和另一個原子或分子相互作用產生自由基，它們可以擴散一定距離達到一個關鍵的靶并造成損傷，稱之為間接作用。即射線先作用于關鍵靶的周圍結構，其分解產物再作用于關鍵靶。,.,13,生物效應,入射X射線光子,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的產生,離子自由基,自由基,由化學鍵斷裂引起的化學變化,.,14,射線質與相對生物效應 線性能量傳遞（LET,linear energy transmission) 射線與生物分子相互作用產生電離而發(fā)生的能量轉換。 以射線沿徑跡1

6、u所消耗的能量表示，單位為KeV/u。 LET=dE/dL 高LET射線：質子、中子 低LET射線：直線加速器產生的X線和鈷機產生線 它的大小與電離性粒子的質量平方成正比，與速度成反比。它代表射線的質。,.,15,相對生物效應 (relative biology effectiveness)：不同LET射線在相同劑量條件下，可產生不 同的生物效應。以250KV X線或鈷機產生線的生物效應為基礎，某種射線產生與 之相同的生物效應所需要的劑量比值。,.,16,LET與相對生物效應 一般LET值越大的射線，其相對生物效應越大。 同樣LET的射線，單次照射與分次照射相對生物效應不同。 在分割照射時，高

7、LET射線對細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（overkill effect）有關。,.,17,第三章：電離輻射的細胞效應,.,18,輻射誘導的DNA損傷及修復 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。單鏈斷裂后可以按照DNA的堿基配對原則修復（如此時發(fā)生錯誤修復，可產生突變）。 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。 注意斷裂部位：如斷裂部分彼此分開（間隔一段

8、距離），可以修復； 斷裂在對側互補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，導致細胞死亡/突變致癌。 雙鏈斷裂修復：同源和非同源重組,.,19,輻射所致的細胞死亡 細胞死亡的概念 輻射所致細胞死亡主要形式： 間期死亡（interphase death ） ：細胞受大劑量照射時發(fā)生的分裂間期死亡（在進行下一次分裂前死亡） 有絲分裂死亡（mitotic death）：由于染色體損傷，細胞在試圖進行有絲分裂時死亡。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。,.,20,放射生物學對細胞死亡的定義與病理學上的定義有較大不同，它更注重細胞的機能，而不是純粹的形態(tài)學

9、的改變。 對于已分化的不再增殖的細胞（神經細胞、肌肉細胞或各種分泌細胞），只要喪失其特殊機能便可認為死亡。 對于增殖細胞（造血干細胞、腫瘤細胞或離體培養(yǎng)細胞） 放射生物學規(guī)定：鑒定細胞存活的唯一標準是細胞是不是保留無限增殖的能力。 增殖性死亡：細胞受照射后，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生子代的能力。(放療結束后腫瘤繼續(xù)縮小；臨床治愈：帶瘤生存),.,21,細胞死亡的機制： 染色體DNA是關鍵靶 調亡：照射啟動了細胞內的某種基因機制，從而發(fā)生一系 列程序性改變，最終導致細胞死亡。多 發(fā)生在間期細胞及成熟分化

10、的細胞。它是高度細胞類型依賴性的。唾液腺分泌細胞：照射幾次即出現(xiàn)口干；神經細胞，淋巴細胞等。 在一定意義上說，只需使腫瘤細胞產生增殖性死亡，即腫瘤細胞不再無限分裂增殖，就能達到根治腫瘤的目的。 細胞死亡和再增殖完整性丟失（loss of reproductive integrity of tumor cells）存在根本意義上的不同。放射可治愈性最主要依據(jù)是后者。,.,22,細胞存活曲線 是用來定量描述照射劑量與存活細胞數(shù)量相關性的一種方法。以劑量為橫坐標，存活率為縱坐標。細胞存活曲線在研究放射效應規(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差異，放射增敏劑與保護劑的效果，乏

11、氧對放射效應的影響等研究中，它是一個必不可少的重要參數(shù)。,.,23,細胞存活百分數(shù),Gy,D0,1） 指數(shù)存活曲線：致密電離輻射（如中子/粒子） 單靶單擊數(shù)學模型擬合，在半 對數(shù)坐標上是一條直線。 D0：直線斜率的倒數(shù) SF = 1/（是與射線的質和放射敏感性有關的常數(shù)）,.,24,Dq,D0,細胞存活百分數(shù),Gy,多靶單擊模型： 肩區(qū)的意義表明細胞內存在亞致死性損傷修復 主要參數(shù)：D0、Dq和N值 loge=Dq/D0 D0：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，代表細胞的放射敏感性。D0 值愈小，放射敏感性愈高。 Dq：準閾劑量 （有殺滅效應的最小劑量）

12、代表細胞的亞致死性損傷修復能力 N： 外推數(shù) 代表細胞內關鍵靶的數(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,.,25,線性二次模型（linear-quadratic model） 輻射殺滅細胞有兩部分：一部分與照射劑量成比例，另一部分與照射劑量的平方成比例 S=e -D-D2 和是常數(shù) S是照射劑量為D時的細胞存活 當D= D2或D= / ，照射劑量與細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/ ，線性和平方項對細胞殺滅的貢獻相等。 / ：早反應組織高 晚反應組織低,D,

13、D2,/ ,存活分數(shù),照射劑量Gy,.,26,細胞周期時相及放射敏感性,1）細胞增殖周期 從細胞周期的某一點到子細胞周期同一點的時間，稱為細胞周期時間。 G1期：DNA合成前期，有RNA迅速合成并指導大量蛋白質合成和其它分子合成，準備合成DNA。 S期 ：DNA合成期，此期間DNA量增加一倍。 G2期：DNA合成后期，為分裂做準備。 M期：有絲分裂期，兩個子細胞形成。 G0期：一些細胞處于真正休止狀態(tài)，不參加周期活動，當需要時，進入細胞周期，成為G1期細胞。,.,27,2）細胞周期內的放射敏感性 不同時相放射敏感性不同。處于M期的細胞受照射很敏感,可引起細胞即刻死亡或染色體畸變.G1期早期對輻

14、射不敏感,后期則較敏感,周期較長的細胞在G1期受照射可能發(fā)生G1抑制,延遲進入S期.S前期也較敏感,受照可使DNA合成速度變慢,細胞延遲進入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和RNA合成障礙引起長時間分裂延遲,也稱“G2阻斷”。可能的原因是細胞在分裂前沒有充分時間修復放射損傷，細胞存活曲線上G2M期細胞沒有肩區(qū)，而S期肩區(qū)最大。,.,28,第四章：腫瘤的放射生物學概念,.,29,腫瘤的增殖動力學層次（cell kinetic compartments of tumor） 第一層次：增殖細胞 第二層次：靜止細胞 第三層次：終末細胞（不具有分裂能力） 第

15、四層次：死亡細胞 腫瘤倍增時間（tumor volume doubling time，Td） 由細胞周期時間，生長比，細胞丟失率決定 潛在倍增時間（potential doubling time，Tpot）為理論參數(shù)，假設在沒有細胞丟失情況下腫瘤細胞群體增加1倍所需要的時間。,.,30,腫瘤體積效應 放射治療可治愈克隆源細胞小于109的腫瘤。 瘤床效應 腫瘤復發(fā)后比未放射治療的腫瘤生長速度慢。原因：照射對間質（含血管）組織所致的損傷。 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胞。,.,31,第五章：放射敏感性與可治愈性,.,32,人體

16、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系（淋巴瘤殘留、腺癌、肉瘤術后放療） 臨床治愈：放射治療能使殘存的腫瘤細胞在很長時間內不能恢復其增殖能力，以至于在患者的自然壽命期內不再有臨床表現(xiàn)。 放射敏感性與放射可治愈性不總是一致的。增殖快、分化差的腫瘤，對于放射線敏感，治療早期療效顯著，但常因遠地轉移而死亡。（eg SCLC）,.,33,正常組織的放射耐受量 是指被照射的組織器官不發(fā)生嚴重損傷的最大照射劑量。它的大小與受照射的容積（面積或長度）有關；不同類型的器官，同一器官的不同部位也有差異。 TD5/5

17、（臨床規(guī)定的最低耐受劑量） 是指16MV光子射線，每次2Gy，每周5次的標準方式治療后，5年內嚴重并發(fā)癥發(fā)生率5的總劑量。是臨床上允許的范圍。,.,34,正常組織的放射耐受量,早反應組織 造血細胞、小腸上皮、表皮等 照射中即可出現(xiàn) 遠期反應小 晚反應組織 腎臟、神經細胞 照射中可無反應，可在照射后數(shù)年才出現(xiàn) 直腸、膀胱、脊髓尤應注意,.,35,正常組織的放射耐受量,注意劑量限制性器官的劑量 晶體、視神經、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。 與容積有關的器官： 肺尖 全肺照射 與長度有關的器官： 全脊髓 局部照射,.,36,腫瘤組織的放射敏感性,放射敏感性腫瘤

18、 經過標準方式2040Gy照射后，一般腫瘤可達到完全消退。包括惡性淋巴瘤、神經母細胞瘤、腎母細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。,.,37,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（Therapeutic Ratio TR） 治療比對放射治療適應癥的選擇，最佳治療劑量和治療方式的設計以及放射增敏劑和保護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的

19、問題 位于放射敏感器官內的放射抗拒性腫瘤，當放射劑量已達到引起該正常組織嚴重損傷時，仍未達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),.,38,一般情況，腫瘤治愈率隨著照射劑量的提高而增加。但達到一定劑量水平后，再增加劑量，腫瘤治愈率提高很少，而正常組織損傷幾率卻迅速增加，治療比降低。因此，放療設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用； 如果某種放療保護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，不應用于臨床。,.,39,第六章： 分次放療中的放射生物學原理,.,40

20、,設計治療方案時必須把握兩個要點： 處方劑量的科學性 生物學的合理性,.,41,不管照射模式如何改變，生物體對放射線的反應是有一定規(guī)律的,4R,Repair of radiation damage Redistribution of the cell cycle Reoxygenation Repopulation,.,42,細胞的放射損傷可分為3種類型： 亞致死性損傷（sublethal damage）：受照后細胞的部分靶而不是所有靶內所累積的電離事件，通常指DNA的單鏈斷裂。 -可修復 潛在致死性損傷（potential lethal damage）在正常狀態(tài)下應當在照射后死亡的細胞，如置

21、于適當條件下由于損傷修復又存活的現(xiàn)象。 -可修復 致死性損傷（lethal damage）受照后細胞完全喪失了分裂增殖能力，不可逆的損傷。 -不可修復,.,43,細胞放射損傷的修復 亞致死損傷修復（sublethal damage）-Elkind 修復 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胞增加的現(xiàn)象。 -DNA的單鏈斷裂 ，是可修復的放射損傷。 影響因素： 放射線的質，高LET射線無此修復 細胞的氧合狀態(tài)，氧合好此修復強 細胞群的增殖狀態(tài)，未增殖者無此修復,.,44,細胞放射損傷的修復 亞致死性損傷修復速率 30min-數(shù)H 用亞致死性損傷半修復時間（T1/2

22、）表示 影響分次照射反應最普遍的生物現(xiàn)象是亞致死性損傷的修復能力。主要發(fā)生在G0及G1期細胞內正常組織與腫瘤比，有更多的細胞處于G0及G1期，因而對正常細胞從放射損傷中修復更有意義。,.,45,晚反應組織比早反應組織有較大的修復能力，因而分次照射對晚反應組織的益處比早反應組織為大。 相同總劑量照射，分次越多，晚反應組織的副反應就越小。因此臨床上應用每日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。,細胞放射損傷的修復,.,46,細胞放射損傷的修復 潛在致死性損傷修復：照射后改變其環(huán)境，可增加其存活的現(xiàn)象。如照射后將細胞置于平衡鹽溶液而非完全培養(yǎng)基中可觀察到此修復。 影響因素：

23、 射線質 高LET射線無 乏氧 細胞密度 接觸抑制 細胞周期 如照射后大于或等于6H細 胞沒有分裂可發(fā)生此修復,.,47,細胞周期的再分布 腫瘤細胞群在照射前處于非同步化狀態(tài)，即細胞處于周期的各個階段。 分次照射 接受照射后，敏感期（M期）細胞被大量殺滅，處于相對放射抗拒的S期、G期細胞逐漸同步恢復，進入敏感期，此時再照射將獲得較大殺滅。 目前還無法準確判斷這一時間，也沒有可靠的措施使達到真正同步的要求。,.,48,氧效應及乏氧細胞的再氧合 氧在放射線和生物體相互作用中所起的作用-氧效應 在有氧情況下，射線對水分子的作用能產生更多的過氧化物加強射線造成的損傷，直接作用或間接作用產物與氧結合后不

24、易修復固定損傷的作用。因此，因為氧的存在使射線的生物效應增加的作用，稱氧增強作用，其大小以氧增強比表示 氧增強比（OER， Oxygen Enhancement Ratio）,.,49,氧合好的細胞對照射敏感，一次照射后，腫瘤中足氧細 胞被殺滅，乏氧細胞因以下因素得到再氧合 腫瘤細胞群總量減少，而血管沒有損失，血管相對密度增加； 對放射敏感的足氧細胞被殺滅后排除，乏氧細胞到血管間的距離減少，供氧改善； 細胞死亡使氧耗下降，整個腫瘤細胞群氧分配增加。 術前比術后好 預防比復發(fā)好,氧效應及乏氧細胞的再氧合,.,50,再群體化,正常組織和腫瘤在受到照射后都會產生細胞死亡、丟失及生長延緩，在此過程的同

25、時，進行細胞的再補充。 正常組織在照射后出現(xiàn)的急性放射反應即是因為再增殖未能及時補充丟失的細胞。 腫瘤組織在照射后，腫瘤細胞群中的克隆源細胞周期時間變短，倍增時間縮短，產生加速再增殖，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組織/晚反應組織/腫瘤之間效應差別的重要因素之一。,.,51,再群體化,盡量避免無謂的治療中斷或延長總治療時間，已有文獻報道證實延長總療程或中斷治療可導致復發(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用增加每日劑量以克服再增殖。 非醫(yī)療原因（節(jié)假日、機器故障）造成的治療中斷應采取

26、措施補充劑量。,.,52,第七章：臨床放射治療中非常規(guī)分割治療研究,.,53,目的是進一步分開早反應組織和晚反應組織的效應差別。 在于常規(guī)分割方案相同的總治療時間內，在保持相同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。 Eg : 頭頸部腫瘤 80.5Gy/70F/7w 70Gy/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,超分割放射治療（hyperfraction）,.,54,加速治療（accelerated treatment） 在1/2常規(guī)治療的總時間內，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

27、殖腫瘤細胞的再群體化。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，急性反應和晚期反應增加。,.,55,（Continuous hyperfractionated accelerated radiation therapy ） 目的：降低分次劑量以減輕晚期反應，縮短總治療時間以抑制腫瘤的增殖。 Eg：50.4-54Gy/36F/12d 1.4-1.5Gy/F 腫瘤局控率好 急性反應加重，但最明顯發(fā)生在治療完成后 大部分晚期反應可以接受 脊髓例外，50Gy出現(xiàn)嚴重放射性脊

28、髓病，因間隔6H時間較短,連續(xù)加速超分割放射治療,.,56,腫瘤放射治療中生物劑量等效換算的數(shù)學模型,.,57,作用 對臨床研究中不同分割方案進行比較 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保護。 生物劑量 有關的數(shù)學換算模型,.,58,生物劑量 生物劑量是對生物體輻射反應程度的測量。 與物理劑量完全不同。 單野下的等劑量曲線，實際生物效應劑量和物理劑量不一致。隨著每次劑量大小變化，生物效應也變化。 100cGy： 70%物理劑量（70cGy）-74.2cGy 50% -40.5cGy 這種差別在物理劑量圖上不能體現(xiàn)。,

29、.,59,當改變常規(guī)治療計劃時應計算保持相等生物效應所 需的總劑量 爭取一個合理的分次方案 比較不同分次劑量/分次數(shù)/總治療時間的治療技術。,放射治療中的生物劑量等效換算模型,.,60,放射治療中的生物劑量等效換算模型,立方根規(guī)則（cube root rule） 1944年， Strandqvist 第一個對現(xiàn)代分次放療具有指導意義的時間劑量模型 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)兩方面的關系。,.,61,放射治療中的生物劑量等效換算模型,名義標準劑量模型（nominal standard dose mod

30、el，NSD） 1969年，F(xiàn)rank Ellis NSD代表生物效應水平，是時間和分次數(shù)的校正函數(shù)。 NSD=D X T-0.11 X N-0.24 每周照射次數(shù)和照射劑量固定（d）-T/N=常數(shù) NSD=d X （T/N）-0.11 X N 0.65-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=10-3 X NSD1.54 = Nd1.54 (T/N) -0.17 X 10-3 D：Gy表示，T：天表示。,.,62,放射治療中的生物劑量等效換算模型,如治療中斷期間干細胞的再群體化加以考慮： 消減因子（d

31、ecay factor） DF=【T/（T+R）】0.11 T：療程開始到治療中斷的天數(shù) R：休息期間的時間長度。 TDF后=TDF前-DF,.,63,放射治療中的生物劑量等效換算模型,NSD主要缺陷： 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,.,64,放射治療中的生物劑量等效換算模型,線性二次模型（linear quadratic model，LQ） 從細胞存活曲線直接推導而來 1973年，Chadwick/Leenhouts E=D+D2 等效換算的基本公式： E/=D+（/）D2 E/：生物效應劑量（biological

32、effective dose，BED）,.,65,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： BED=nd X 1+d /(/) /：細胞存活曲線參數(shù)之比，一個特定組織或細胞群體的/是指在這個劑量值單擊和雙擊所產生的生物效應相等，不僅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模型,.,66,放射治療中的生物劑量等效換算模型,不同分割方案的等效換算基本公式 D2 1+d1/（ / ） D1 1+d2/（ / ） D：總劑量，d分次劑量,.,67,帶有時間因子的LQ等效換算公式 總治療時

33、間的改變，一般來說，對晚反應組織而言，總治療時間的變化對生物效應影響不大，但對多數(shù)早反應組織和腫瘤來說，總治療時間的延長會使既定方案的生物效應下降，原因主要是受照組織靶細胞增殖的結果，應對此校正。 目前尚無一個數(shù)學模型能描述這種時間跨度組織恢復情況。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模型,.,68,帶有不完全修復因子的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（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每次照射前上次照射損傷修復的不完全而加重。,放射治療中的生物劑量等效換算模

34、型,.,69,BED=nd X 1+d /(/),D=P-E d=(Pp-Ee)/(P-E)=(PX2-EXB)/(P-E),The linear quadratic approach in clinical practice,.,70,A patient with metastatic bone pain located to the 5th thoratic vertebra is considered for palliative radiotherapy using 4X5Gy Problem: What is the isoeffective dose in 2Gy fraction for spinal cord? Solution: endpoint :myelopathy / =2.0,BED=4X5X(1+5/2)=70,PE=2XNX(1+2/2)=70,N=70/4=17.5,Dose: 17.5X2=35Gy,Example 1. Converting a dose into the isoeffective dose in 2Gy fractions,.,71,Example 2. Error in the delivered dose per fracion at the beginning of the treatment,