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肿瘤组织放射生物学

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临床肿瘤放射生物学

临床肿瘤放射生物学

Redistribution
第六章 临床放射生物学研究的主要方法
第一节 第二节 第三节
细胞存活的测定方法 离体培养细胞的照射 实验肿瘤模型及其分析方法 实体瘤乏氧照射，生长延缓，再生长延缓 肿瘤的离体模型
第五章 肿瘤临床放射生物学概论
第一节
肿瘤放射治疗的生物学基础
一、电离辐射对细胞的作用
1. 直接作用 电离辐射直接将能量传递给生物 分子，引起电离和激发，导致分 子结构的改变和生物活性的丧失。 这个作用是随机的，生物分子的 损伤局限于分子的一定部位或较 弱的化学键上。 2. 间接作用 射线通过与细胞中的非靶原子或 分子（特别是水分子）作用，产 生自由基，后者可以扩散一定距 离达到一个关键的靶并造成靶分 子损伤。
•潜在致死损伤 ( potential lethal damage，PLD)修复 ：指在正常状态下，应 当在照射后死亡的细胞，若臵于适当的条 件下，由于损伤的修复，又可存活(保持无 限增殖能力)的现象。实验证明与PLD修复 有关的细胞几乎均为乏氧细胞，并主要存 在于G0期及相当不活跃的G1期细胞内。
第一节
肿瘤放射治疗的生物学基础
6．细胞存活曲线有关参数的含义
Do(平均致死剂量，mean lethal does)：为存活曲线 直线部分斜率k的倒数(Do =1/k )，表示细胞的放射 敏感性，即照射后余下37％细胞所需的放射量。 D0值越小，即杀灭63％细胞所需的剂量就越小， 曲线下降迅速(斜率大)。 N值(外推数，extrapolation number)：细胞内所含的 放射敏感区域数，即靶数，表示细胞内固有的与放 射敏感性相关的参数，是存活曲线直线部分的延长 线与纵轴相交处的数值。 Dq值(准阈剂量，quasithreshold dose)：代表存活曲 线的肩段宽度，细胞表现为亚致死损伤的修复(全 部细胞进入n-1状态之前)。Dq值越大，说明造成细 胞指数性死亡的所需剂量越大。经存活率为100％ 的点作与横轴平行的直线，再延长存活曲线直线部 分与之相交即可得出Dq值。 Ds：意义同Dq，更好地表示了肩段的宽度，即存 活曲线呈直线下降前所受到的剂量，但在存活曲线 上是肩段的实际宽度。 D-2：即细胞数下降到10-2时(S=0.01)所受到的剂量 值。

放射生物学

放射生物学

放射生物学(Radiobiology)放射生物学研究的是放射对生物体作用及其效应规律的一-门学科。

1.正常组织对放射性的反应2.肿瘤对放射性的反应正常组织对放射的反应最小耐受量(TD5/5)一定的剂量-分割模式照射后5年内严重放射并发症发生率不超过5%的剂量最大耐受量(TD50/5)一定的剂量-分割模式照射后5年内严重放射并发症发生率不超过50%的剂量肿瘤放射治疗的两大基本原则1.最大程度地杀灭肿瘤2.最大程度地保护正常组织正常组织与肿瘤组织分次照射后的差别二、分次放疗的生物学基础(4R理论)在引起相同正常组织损伤时，多数时候分割照射的肿瘤局控要优于单次照射分割放射的生物学基础一4R理论(1975由Withers提出)放射损伤的修复(Repair of radiation damage)细胞周期的再分布(Redistribution within the cell cycle)乏氧细胞的再氧合(Reoxygenation)再群体化(Repopulation)（一）细胞放射损伤的修复1.亚致死损伤(sublethal damage)指受照射以后，细胞的部分靶内所累积的电离事件，通常指DNA单链断裂。

亚致死损伤是一种可修复的放射损伤。

亚致死损伤的修复：指假如将某一给定单次照射剂量，分成间隔一定时间的两次时所观察到的存活细胞增加的现象。

1959年EIkind发现，当细胞受照射产生亚致死损伤而保持修复能力时，细胞能在3小时内完成这种修复，将其称之为亚致死损伤修复。

影响亚致死损伤的修复的因素：1.放射线的质低LET辐射细胞有亚致死损伤和亚致死损伤的修复，高LET辐射细胞没有亚致死损伤因此也没有亚致死损伤的修复2.细胞的氧合状态处于慢性乏氧环境的细胞比氧合状态好的细胞对亚致死损伤的修复能力差3.细胞群的增殖状态未增殖的细胞几乎没有亚致死损伤的修复临床意义：细胞亚致死损伤的修复速率一般为30分钟到数小时常用亚致死损伤半修复时间(T1/2) 来表示不同组织亚致死损伤的修复特性在临床非常规分割照射过程中，两次照射之间间隔时间应大于6小时，以利于亚致死损伤完全修复2.潜在致死损伤(potential lethal damage)正常状态下应当在照射后死亡的细胞，在照射后置于适当条件下由于损伤的修复又可存活的现象。

肿瘤放射治疗策略——放射生物学基础篇

肿瘤放射治疗策略——放射生物学基础篇
• 在光子的生物效应中，如果光子能量超过 124eV，就会使生物物质发生电离。
电离辐射对生物体的作用 《生物效应》
• 2.化学阶段 • 概念：受损的原子和分子与其他细胞成分发
生快速化学反应的时期 • 作用方式：电离和激发导致化学键的断裂和
自由基的形成（即破损的分子）。 • 此阶段的特点：清除反应之间的竞争，如灭
入射χ线光子
快速电子
自由基
离子自由基
由化学键断裂引起的化学变化
生物效应
电离辐射对生物体的作用 《电离辐射的直接和间接作用》
放射线的细胞效应 《电离辐射的细胞效应》
• 1.辐射诱导的DNA损伤及修复 • 理论依据：有许多的研究证据显示，
DNA是引起一系列放射生物学效应（ 包括细胞死亡、突变和致癌）的关键 靶。 • DNA是射线杀伤细胞的主要靶。 • DNA的破坏，中断了细胞分裂所必须 的DNA复制过程。 • DNA损伤主要为单链或双链的断裂， 单链断裂在一定条件下还可能修复， 双链断裂则难以修复，导致细胞死亡
• 描述了组织生物效应与分次照射及剂量之间的关系 • 预测不同剂量分割方式的生物效应 • 进行不同剂量分割方式的等效转换
• n1(αd1 +βd12)= n2(αd2 +βd22)
• 不同组织射线照射后反应不同。根据细胞增殖动力学 和α/β比值将正常组织分成早反应组织和晚反应组织 。
肿瘤放射治疗策略
——放射生物学基础篇
概述
• 重要性：放射肿瘤学的三大基本 支柱：肿瘤学、放射物理学、临 床放射生物学。
• 目的：提高肿瘤放射治疗疗效， 减少正常组织损伤，延长患者生 命和改善生活质量。
• 意义：是放射肿瘤学家了解放射 线治疗肿瘤的生物学机制，以及 从事有关研究的思想库和试验基 地。

肿瘤放射生物学基础(二)

肿瘤放射生物学基础(二)
灵活组织
细胞组织的放射反应
❖ 细胞反应: 胞核的放射敏感比胞质高100倍 ❖ (1)间期死亡; ❖ (2)增殖死亡 ❖ 放射线对正常组织的影响(受照面积越大反应
越大) ❖ (1)早反应组织 ❖ (2)晚反应组织 ❖ (3)正常耐受量:A,最小耐受量(TD5/5) B,最大
耐受量(TD50/5)
❖ 早反应组织是指放射反应常在放疗早期出现，轻至
现的一系列变化——4 R理论
1，放射损伤的修复(Repair) 受到致死损伤的细 胞将发生死亡，而射线引起的所谓亚致死损伤及 潜在致死损伤的细胞，在给予足够时间、能量及 营养的情况下，可以得到修复生存下来。
2，再氧合作用（Reoxygenation） 氧在辐射 产生自由基的过程中有重要作用，富氧细胞对 放疗比较敏感，较易被放射线杀死，乏氧细胞 对放疗耐受性较强，不易被杀灭。肿瘤组织常 有供血不足及乏氧细胞比率高的问题，部分癌 细胞可逃避放射损伤，这是放疗后肿瘤再生长 及复发的常见原因之一。放疗中，富氧细胞被 杀灭，原来乏氧的细胞可能获得再氧合的机会， 从而对放疗的敏感性增加。
肿瘤指数性和非指数性生长
指数性生长：肿瘤体积在相等的时间间隔内以一个恒定的 比例增加。
指数性生长的公式： V=exp(0.693.T/Td)
式中0.693是ln2,T是时间，肿瘤体积的对数随时 间呈线性增长。
大量的动物实验肿瘤的放射生物学研究得出很 多重要的概念： 1.肿瘤的体积效应
2.再群体化的加速
早期和晚期放射反应
早期放射放应：发生于受照射后最初几天或
几周，多发生于更新快的组织，发生时间取 决于分化可乐的功能细胞的寿命。
晚期放射放应：是指实质细胞耗竭后无力再
生而最终导致纤维化。是受照射后由细胞因 子和生长因子介导的各个细胞群间的相互作 用，最终导致晚期放射损伤。

肿瘤放射生物学

肿瘤放射生物学
电子碰撞，由于静电作用，使壳层电子产生加速运
动，因而获得足够的能量而变成游离电子，它与正
离子构成一个离子对。这就是电离作用。 离子对是负离子（包括电子e）与正离子的合 称。 离子对是电离作用的结果。
带电粒子和光量子对物质作用的区别—— 1、带电粒子和原子的作用：以原子点外围电子 作用的可能性较大。在下例中，H2O+和e合称为离 子对。
ν 量子（散射）
e 康普敦电子
3）电子对的形成：当光量子的能量大于两个电子的 静电能量质量（即1.02MeV)时,形成电子对。在形成 电子对时，光量子本身完全消失。
e电子
入射光量子 ● 原子
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
e +正电子
电子和正电子的动能一般是不同的；它们与光 量子形成的角度θ 和φ也不一定相等。
由于光量子的能量不同，与物质发生的作用类 型也不相同，如下图：
组织伦琴，实际上为吸收剂量，常用单位是拉 德或戈瑞。不仅使用于X射线和γ 射线，也可用于 各种粒子射线。 1964年和1968年国际辐射单位及剂计量委员会 建议对照射剂量和吸收剂量做出定义，用dose表示 吸收剂量，而用expoure dose或expoure表示照射 剂量。
电离辐射的生物学作用——
1rad=6.24×103eV/g；1Gy=102rad
2、放射性核素：放射性核素的剂量单位，以 放射强度表示。单位有居里（Ci），毫居里（mCi） 和微居里（μCi）。
上述伦琴、生物当量伦琴、物理当量伦琴等均 是照射剂量，它与X射线和γ 射线产生的电离量有 关，反映X射线和γ 射线使空气产生电离作用的能 力大小。1伦琴是指X射线或γ射线照射1ml或 0.001293g空气，空气中的二级电子在空气中生成 带有1静电单位的正负离子对时的照射剂量。但伦琴 这个单位不适用于α射线、β射线和中子等粒子。

肿瘤放射治疗学及临床地位

肿瘤放射治疗学及临床地位
20世纪50年代加拿大制造了远距离钴60 治疗机，美国斯坦福大学安装了直线加速器， 标志着“千伏时代”的结束和“兆伏时代” 的开始，成倍提高了肿瘤放射治疗的疗效。 奠定了现代放射肿瘤学的基础和地位。
肿瘤放射治疗学的发展史
20世纪70年代以来，随着计算机、电子技术、放 射物理学、放射生物学的发展，模拟机、CT、MRI、 治疗计划系统相继问世。常规放射治疗发展为精确放 射治疗-三维适行放射治疗。 80年代发展了现代近距离治疗-后装。 20世纪90年代由于计算机硬件和软件技术的迅速 发展，多叶光准直器的应用，开展了调强放射治疗。 1996年瑞典研制成功了世界首台体部X刀。由此 产生了立体定向放射治疗（SRT）的新技术体系。 放射治疗也逐渐形成了独立的学科。
三维适形放射治疗：从三维方向上，采用多个 照射野、多角度进行照射，而且每个照射野的截面 形状与对应的肿瘤截面形状相一致。 调强放射治疗：根据肿瘤情况，利用CT扫描， 逆向三维治疗计划系统设计出合理的、变化的剂量 分布，以使肿瘤表面和内部各点受量均匀。 立体定向放射治疗：是使用专用的立体定位装 置，通过CT或MRI扫描定位，利用聚焦的原理，将各 个照射野或照射弧的放射线集中到肿瘤区（靶区）， 而靶区周围正常组织受量很少。根据肿瘤特点可进 行单次立体定向放射外科（SRS）和分次立体定向放 射治疗（SRT）。
肿瘤放射治疗学的发展史
1895年伦琴发现了X线。 1896年居里夫妇发现了镭。并首次提出“放射 性”的概念。
这两种射线源的发现为诊治肿瘤奠定了基础。
1899年研究人员超量接触放射线而发生了手部 皮肤放射性癌，同年开始用X线治疗皮肤癌。 1902年放射线治愈了第一例皮肤癌患者。
放射线开始在肿瘤治疗中应用。
放射线的概念
电磁线： X射线、射线。 粒子线：射线、β 射线、电子线、中子线、质子线、重粒子。

放射肿瘤学基础

放射肿瘤学基础

缺点：
• 必须是悬浮生长细胞，成团生长，不分离。
多细胞球体生长曲线的测定
• 在显微镜下以测微尺测量20～40个球体 的直径，取其平均值，以天数为横坐标， 平均直径为纵坐标．获得多细胞球体的 生长曲线。 • 生长较慢的肿瘤细胞不适合于球体培养。 因它需要较长的培养期，使实验周期延 长，而且要消耗大量的培养液。
特点：
•
重复性、稳定性、定量性好
• 因常用小鼠故对人体缺乏反应性
Animal Tumor Models in Vivo Routes of Challenge
• • • • • • • IP (Intraperitoneal) SC (Sub-cutaneous) IM (Intra-Muscular) ID (Intra-dermal) IV (Intravenous) IT (Intra-thecal) PO (Orally)
生长速率的变化。
• 一是从照射时算起，肿瘤再长到与照 射当时同等大小所需的时间； • 一是从照射时算起，肿瘤长到指定大 小所需的时间（TX射线），与对照组肿
瘤长到同等大小所需时间（T肿瘤）相
比较。
• 优点：照射的剂量范围大(从几个戈瑞
到几十戈瑞均可），但是每个剂量点
需要8～10只动物，实验周期较长，从
1. Inject mice with enough cells to form a tumor
2. Irradiate when 6mm diam
3. Determine the dose of radiation that is needed to cure 50% of mice. Threshold-sigmoid 100 curve that goes from Percent of 10% to 90% cure mice with 50 tumors over about 10Gy in a clinical fractionation 0 scheme (which is 0 10 20 30 40 50 60 70 80 hard to do in mice).

肿瘤的放射生物学

肿瘤的放射生物学
放疗联合免疫治疗
近年来，免疫治疗成为肿瘤治疗的新热点，放疗可以作为免疫治疗的辅助手段， 通过激活肿瘤细胞的免疫原性，提高免疫治疗效果。
04
肿瘤放射治疗的临床应用
头颈部肿瘤的放疗
头颈部肿瘤是指发生在头部和颈部的肿瘤，包括脑瘤、鼻 咽癌、喉癌等。放疗是治疗头颈部肿瘤的重要手段之一， 通过高能射线对肿瘤进行照射，达到杀灭肿瘤细胞、缩小 肿瘤体积的目的。
肿瘤的放射生物学
目录
• 肿瘤放射生物学基础 • 肿瘤放射反应的机制 • 肿瘤放射治疗的方法与技术 • 肿瘤放射治疗的临床应用 • 肿瘤放射治疗的副作用与处理 • 肿瘤放射生物学的研究前景与展
望
01
肿瘤放射生物学基础
肿瘤放射生物学定义
肿瘤放射生物学是一门研究放射线与肿瘤细胞相互作用机制的学科，旨在揭示肿 瘤对放射治疗的敏感性和抵抗性的生物学基础，为肿瘤放射治疗提供理论依据和 指导。
03
放疗时，处于增殖周期的细胞对放射线更敏感，而 静止期细胞相对不敏感。
肿瘤细胞的修复与再增殖
01 肿瘤细胞在接受放射线照射后，会启动一系列修 复机制来对抗射线损伤。
02 肿瘤细胞的修复能力较强，部分细胞可修复损伤 并继续增殖，这影响了放疗的效果。
03 了解肿瘤细胞的修复机制有助于制定更有效的放 疗策略，降低肿瘤细胞的修复能力。
与物理学领域的交叉研究，深入 探讨射线与物质相互作用机制及 放疗设备性能优化。
肿瘤免疫学
与免疫学领域的交叉研究，探索 放疗对肿瘤免疫微环境的影响及 放疗与免疫治疗的协同作用。
分子生物学与遗传
学
与分子生物学和遗传学领域的交 叉研究，揭示肿瘤细胞对射线的 应答机制及放射诱导的基因突变 和表观遗传变化。
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放射生物学 (2)【可编辑全文】

放射生物学 (2)【可编辑全文】
临床 放射生物学
发展简史
放射物理学的重要发现 1906年提出有关细胞、组织放射敏感性定律 20年代形成靶学说 40年代核武器开发和使用，全身性急性放射损伤和放射病理的研究进展很快。 1953细胞学技术发展，揭示了细胞生活周期各时相。同年阐明了乏氧具有增加细胞放射抵抗了力的作用。 60年代DNA损伤与修复的研究，提高到分子生物学水平。 80年代提出了放射治疗中需要考虑的生物因素—4“R”。
自由基与放射损伤
对脂类过氧化作用与生物膜的损伤 细胞中包括细胞膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、核膜等在内的多种膜结构统称为生物膜。 OH +LH L • + H2O L• + O2 LOO• LOO• + LH LOOH + L• （1）膜脂改变导致膜功能改变和膜酶损伤； （2）脂质过氧化过程中形成的活性氧对酶和其他细胞成分的损伤； （3）脂氢过氧化物的分解产物，特别是醛类过氧化物的分解产物对细胞及其成分的毒性效应。
治疗次数
损伤程度
放射损伤示意图
１ ２ ３ ４
５ ６ ７ ８
损伤超过此水平，组织便不能修复
正常组织
肿瘤组织
９ １０
１１
１２１３１４１５１６１７
损伤程度
治疗次数
肿瘤复发示意图
１ ２ ３ ４
５ ６ ７ ８
损伤超过此水平，组织便不能修复
正常组织
肿瘤组织
９ １０
１１
１２１３１４１５１６１７
损伤程度
细胞放射损伤的修复
（一）细胞的放射损伤 亚致死损伤：通常指DNA 的单链断裂，可修复的损伤。即经过一段时间，细胞基因组受损伤的部位被酶切除，以DNA的另一条单链为模板，损伤部位经复制而修复。只有分割时才表现出来。总剂量20Gy时，一次照射，存活率0.048%，而每次2Gy照射10次，细胞存活率9%。可见，虽对细胞死亡影响不大，但会增加细胞生存率。 潜在致死损伤：正常状态下应当在照射后死亡的细胞，若至于适当条件下，由于损伤的修复又可存活的现象。 致死损伤：受照射后细胞完全丧失了分裂增殖能力，是一种不可修复的，不可逆和不能弥补的损伤。

放疗名词解释

放疗名词解释

放疗名词解释：1、放射生物学：临床放射生物学是在放射生物基础理论研究的基础上，探讨人类肿瘤及其正常组织在放射治疗过程中放射生物学效应问题的一门科学,是肿瘤放射治疗技术学的重要基础之一。

2、相对生物效应：是指要达到同样生物效应时的标准射线(250KV X射线)所用剂量和某种射线所用剂量的比值。

3、直接作用：指放射线直接作用于生物组织细胞中的生物大分子，使其产生电离和激发，并最终导致其发生放射性损伤称之为电离辐射的直接作用。

高LET射线以直接作用为主。

4、间接作用：指在放射线与生物组织作用、尤其是与生物组织内水分子作用产生自由基，这些自由基再与生物大分子作用使其损伤。

这种放射性损伤称之为电离辐射的间接作用。

5、核衰变：放射性核素自发地发出一种或一种以上的射线并转变成另一种核素的过程称为核衰变。

核衰变是放射性核素的一种属性。

衰变必然伴随有放射。

6、放射性活度：指单位时间内原子核衰变的数目，其单位为1/秒。

专用名：贝可Bq7、放射性同位素：不稳定的同位素具有放射性。

这种不稳定性主要是由于原子核中的质子和中子不平衡性造成的。

随着原子序数的增加，一种元素的同位素越来越多。

元素周期表后面的重元素都具有天然放射性。

8、放射源：在没有特别说明的情况下，一般规定为放射源前表面的中心，或产生辐射的靶面中心。

9、照射野中心轴：射线束的中心对称轴线，临床上一般用放射源S与穿过照射野中心的连线作为照射野的中心轴。

10、等中心:是准直器旋转轴(假定为照射野中心)和机架旋转轴的相交点，与机房中所有激光灯出射平面的焦点相重合。

此点到放射源的距离称源轴距11、肿瘤的致死剂量：通过放射治疗使绝大部分的肿瘤细胞死亡而达到控制肿瘤，局部治愈的放射剂量即为肿瘤的放射剂量。

12、正常组织耐受量：各种不同组织接受射线照射后能够耐受而不致造成不可逆性损伤所需要的最大剂量为该组织的耐受量。

13、组织量：所谓组织量是指患者受照射组织在一定深度的射线吸收剂量。

放射肿瘤学基础

放射肿瘤学基础
晚反应组织（late response tissue)亦称慢更新组织(slow renew tissue)，是一些已经分化的
缓慢更新器官，无再增殖能力，损伤后仅以修复代偿其正常功能的细胞组织，一般都有纤维细胞和其它 结缔组织的过度生长，形成广泛的纤维化。另外，还有内皮细胞的损伤，最终造成血供减少及器官特定 功能的缓慢丧失。在晚反应正常组织中，肺脏、脊髓、膀胱、脑、肝脏、肾脏和骨骼组织受照射后的损 伤往往由邻近细胞的复制（功能细胞进入分裂周期）来代偿，而不是干细胞分裂分化成终末细胞的结果。
Tc=TG1+Ts+TG2+Tm
待测细胞经3H-TDR标记后，所有S 期细胞均被标记。
S期细胞经G2期才进入M期，所以一 段时间内PLM=0。 开始出现标记M期细胞时，表示处 于S期最后阶段的细胞，已渡过G2 期，所以从PLM=0到出现PLM的时 间间隔为TG2。 S期细胞逐渐进入M期，PLM上升， 到达到最高点的时候说明来自处于S 最后阶段的细胞，已完成M，进入 G1期。所以从开始出现到PLM达到 最高点（≈100%）的时间间隔就是 TM。 当PLM开始下降时，表明处于S期最 初阶段的细胞也已进入M期，所以 出现PLM到PLM又开始下降的一段 时间等于TS。 从PLM出现到下一次PLM出现的时 间间隔就等于TC，根据 TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出的 TG1长度。
Φ=1-Tp/Td Tp: 潜在肿瘤倍增时间，在此时间内，肿瘤体积增加一倍；Td：实际肿瘤倍
增时间。变化幅度大：0-90%，细胞丢失是影响肿瘤生长的重要因素。
三、肿瘤细胞增殖动力学特点
细胞丢失 途径：
营养不良性坏死 远离血管的细胞； 细胞增殖死亡 死于免疫打击 转移 脱落 结论 如果细胞周期时间短、生长分数较高、细胞丢失少，那

放疗名词解释

放疗名词解释

放疗名词解释：1、放射生物学：临床放射生物学是在放射生物基础理论研究的基础上，探讨人类肿瘤及其正常组织在放射治疗过程中放射生物学效应问题的一门科学,是肿瘤放射治疗技术学的重要基础之一。

2、相对生物效应：是指要达到同样生物效应时的标准射线(250KV X射线)所用剂量和某种射线所用剂量的比值。

3、直接作用：指放射线直接作用于生物组织细胞中的生物大分子，使其产生电离和激发，并最终导致其发生放射性损伤称之为电离辐射的直接作用。

高LET射线以直接作用为主。

4、间接作用：指在放射线与生物组织作用、尤其是与生物组织内水分子作用产生自由基，这些自由基再与生物大分子作用使其损伤。

这种放射性损伤称之为电离辐射的间接作用。

5、核衰变：放射性核素自发地发出一种或一种以上的射线并转变成另一种核素的过程称为核衰变。

核衰变是放射性核素的一种属性。

衰变必然伴随有放射。

6、放射性活度：指单位时间内原子核衰变的数目，其单位为1/秒。

专用名：贝可Bq7、放射性同位素：不稳定的同位素具有放射性。

这种不稳定性主要是由于原子核中的质子和中子不平衡性造成的。

随着原子序数的增加，一种元素的同位素越来越多。

元素周期表后面的重元素都具有天然放射性。

8、放射源：在没有特别说明的情况下，一般规定为放射源前表面的中心，或产生辐射的靶面中心。

9、照射野中心轴：射线束的中心对称轴线，临床上一般用放射源S与穿过照射野中心的连线作为照射野的中心轴。

10、等中心:是准直器旋转轴(假定为照射野中心)和机架旋转轴的相交点，与机房中所有激光灯出射平面的焦点相重合。

此点到放射源的距离称源轴距11、肿瘤的致死剂量：通过放射治疗使绝大部分的肿瘤细胞死亡而达到控制肿瘤，局部治愈的放射剂量即为肿瘤的放射剂量。

12、正常组织耐受量：各种不同组织接受射线照射后能够耐受而不致造成不可逆性损伤所需要的最大剂量为该组织的耐受量。

13、组织量：所谓组织量是指患者受照射组织在一定深度的射线吸收剂量。

肿瘤放射生物学

肿瘤放射生物学
目前，肿瘤放射生物学的研究重点包括：放射线诱导的DNA损伤修复、细胞周期调控、细胞凋亡与自噬等机制，以及利用新型技术手段如基因编辑、高通量测序和人工智能等手段进行深入研究。
随着分子生物学和基因组学的发展，现代肿瘤放射生物学的研究范围已经扩展到细胞信号转导、基因表达调控以及肿瘤微环境等方面。
肿瘤放射生物学的历史与发展
肿瘤放射生物学应用
根据肿瘤类型、分期和患者状况，明确治疗的主要目标，如局部控制或全身治疗。
确定治疗目标
根据肿瘤的大小、位置和放射敏感性，计算出适当的放疗剂量，确保既能有效杀死癌细胞，又不会对正常组织造成过度损伤。
剂量计算
综合考虑肿瘤的位置、形状、大小以及正常组织的保护，制定出个性化的放疗计划，包括照射野设计、剂量分布和照射角度等。
制定治疗计划
ห้องสมุดไป่ตู้
肿瘤放射治疗计划制定
肿瘤放射治疗过程中的生物学监测
实时监测肿瘤反应
通过影像学检查和生物学标记物，监测肿瘤在放疗过程中的变化，及时调整治疗方案。
保护正常组织
通过生物学监测，了解正常组织的耐受性和损伤情况，及时调整放疗剂量和方案，以减少副作用和并发症。
预测疗效和预后
根据生物学监测结果，预测治疗效果和患者预后，为后续治疗提供参考依据。
研究辐射对肿瘤细胞蛋白质表达和功能的影响，揭示辐射对肿瘤细胞蛋白质组的影响。
分子生物学技术
蛋白质组学分析
基因表达分析
基因组学技术
利用基因组学技术（如全基因组测序、单核苷酸多态性分析等）研究辐射对肿瘤细胞基因组稳定性的影响。
蛋白质组学技术
利用蛋白质组学技术（如质谱分析、蛋白质芯片等）研究辐射对肿瘤细胞蛋白质表达和功能的影响。
基因组学与蛋白质组学技术

肿瘤放射生物学基础(一)

肿瘤放射生物学基础(一)

电离辐射
单链断裂
DNA的双螺旋结构结构
双链断裂 （关键损伤）
辐射所致的细胞死亡
概念：细胞死亡是放射线对细胞的遗传物质和 DNA造成不可修复的损伤。
细胞死亡形式：胞核的放射敏感比胞质高100倍 ⑴间期死亡 ⑵有丝分裂死亡
细胞死亡的机制：⑴DNA是关键靶 ⑵凋亡
细胞存活曲线
定义：根据不同的剂量和相应的不同生存率绘制出来 的曲线，即为细胞存活曲线。这曲线既可以通过体外 细胞培养，也可以通过体内试验获得。研究和评估电 离辐射哺乳动物细胞增殖能力即再繁殖完整性的影响。
细胞存活曲线几个参数
• D0平均致死量，代表着这一细胞群的放射敏感性，直线 越陡，即D0值越小，杀灭63%细胞所需要的剂量就越小。
• N值指细胞内所含的放射敏感区的域数，即靶数。 • Dq代表存活的肩宽宽度，在此剂量范围内，细胞表现为
非致死损伤的修复，Dq值越大，造成细胞指数死亡所需 要的剂量越大。 • S2为照射2Gy后细胞的存活率。
肿瘤放射生物学基础
（一）
南华大学附属南华医院肿瘤科 孙建湘
电离辐射对生物体的作用
电 离 辐 射
照射
生 物理吸收 物 体 化学过程
生
物
效
应
电离辐射对生物的作用
➢ 物理阶段 10-18秒 1Gy—105电离 ➢ 化学阶段 自由基 ➢ 生物阶段 损伤 修复 癌变
电离辐射照射生物系统后的效应时间表
电离辐射的生化效应
细胞存活的唯一标准：受照射的细胞是否保留无限增 殖的能力。
（如果细胞受照射后形态完整，还能进行少数几次有丝分裂， 但已经失去了无限分裂增殖的能力，仍被认为是死亡细胞）
生存曲线的绘制：由于射线对生物体的损伤是随机 的，细胞对射线的敏感度不同，我们可以看到细胞 的存活曲线可出现两种情况。细胞的生存曲线是一 条直线，说明细胞对射线敏感的表现，也就是说， 细胞DNA被一次击中就发生死亡。但是大多数细胞并 非这种情形，在低剂量区时，存活曲线有一个肩区， 当剂量较大时，才成直线。因此生存曲线是一个二 次曲线，我们常用线性二次方程来描述。生存曲线 的肩区，是由于细胞受到射线照才 能死亡，因此在低剂量区时有一个放射损伤的积累 过程。
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G0•= •=
G1期 期 S期 期
M期 期 G2期 期
肿瘤细胞分类
1
分裂增殖期细胞
生长分数20～ ％ 生长分数 ～80％
2
破碎细胞
4
肿瘤内细胞
静止期 细胞
无增殖能力 的细胞
3
肿瘤生长速度的影响因素
肿瘤生长速度的影响因素
细胞周期 时间
生长分数
细胞丢失 的速度
肿瘤生长速度的影响因素
细胞周期时间（ TC ）：
分裂死 亡
细胞脱落
营养不良 坏死
细胞分化
转移
肿瘤生长速度的影响因素
分类 倍增时间 （天） 标记指数 （％） 生长分数 （％） 细胞丢失 （％） 消灭肿瘤 的平均剂 量
胚胎肿瘤 淋巴瘤 中胚层肉瘤 鳞癌 腺癌
27天 29天 41天 58天 83天
30% 29% 3.8% 8.3% 2.1%
90% 90% 11% 25% 6%
肿瘤生长速度的影响因素
肿瘤潜在倍增时间（potential doubling time,Tpot）
定义：假定没有细胞丢失的情况下，细胞数增加一倍所需要 的时间。
肿瘤生长速度的影响因素
细胞丢失的速度：
丢失方式 营养不良、血供差、 肿瘤坏死 细胞分化：不能再分 裂，最终衰老死亡 分裂死亡：分裂障碍、 异常或子细胞不存活 转移： 脱落排泄：
Intial cell number 1,000,000,000 500,000,000 250,000,000 125,000,000 67,500,000 33,750,000 16,625,000 7,823,500 3,906,250 1,953,125 976,562 488,281 244,150 122,070 61,035 30,517 15,528 7,629 3,814 1,907 953 476 238 119 59 29 15 7 4 2 1
1. What is the indication for radiation therapy？ therapy？ 2. What is the goal of radiation therapy？ therapy？ 3. What is the planned treament volume？ volume？ 4. What is the planned treament technique？ technique？ 5. What is the planned treament dose？ dose？
肿瘤组织放射生物学 肿瘤细胞群的增殖动力学
1 2 3 4
射线对肿瘤细胞群的影响 肿瘤控制概率与剂量之间的关系 肿瘤放射反应性与肿瘤可治愈性的关系 肿 控 概 与剂 间 关系
5
影响人体肿瘤放射敏感性的因素 Conclusion
6
肿瘤的加速再增殖与疗效的关系
肿瘤的加速再增殖与疗效的关系
复发时间：
分段治疗使肿瘤局部控制率下降 总的治疗时间延长降低了肿瘤的局部控制率 加速治疗提高了肿瘤控制率
定义：两次分裂结束的时间间隔 长短：15小时～大于100小时（平均2.3天）
肿瘤生长速度的影响因素
倍增时间（doubling time, TD）
定义：人体肿瘤体积增加一倍所需要的时间。 长短：4天～1年（中位3个月）
肿瘤生长速度的影响因素
肿瘤生长速度
潜在倍增时间
细胞周期 时间 生长分数 细胞丢失 的速度
Probability of survival ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％= ×50％=
1 2 3 4
射线对肿瘤细胞群的影响 肿瘤控制概率与剂量之间的关系 肿瘤放射反应性与肿瘤可治愈性的关系 肿 控 概 与剂 间 关系
5
影响人体肿瘤放射敏感性的因素 Conclusion
6
肿瘤的加速再增殖与疗效的关系
肿瘤细胞分类
1
分裂增殖期细胞
2
破碎细胞
4
肿瘤内细胞
静止期 细胞
无增殖能力 的细胞
3
肿瘤细胞增殖动力学
照射后增殖周期中的细 胞（时相）分布不同
0.001
Dose(cGy)
分次照射后正常和肿瘤细胞群变化的差异
肿瘤细胞群 放射损伤的修复（Repair） 致死性损伤 致死性损伤严重：处于 亚致死性损伤修复 细胞周期活动的细胞多， 潜在致死性损伤修复 亚致死性修复慢：肿瘤 细胞再增殖（Regeneration） 残存细胞加速再增殖 细胞乏氧状态、G2期 G2 G0期细胞进入增殖周期 延长 细胞周期再分布（Redistribution） 加速再增殖慢： M期和G2末期敏感 S期敏感性低 G0期抗拒 乏氧细胞的再氧合（Reoxygeneration）
dose
治疗比（therapeutic ratio, TR） 治疗比（ ）
optimum
100 perBiblioteka entcomplication
Local tumor albation
50
Uncomplicated local cures
dose
肿瘤组织放射生物学 肿瘤细胞群的增殖动力学
1 2 3 4
射线对肿瘤细胞群的影响 肿瘤控制概率与剂量之间的关系 肿瘤放射反应性与肿瘤可治愈性的关系 肿 控 概 与剂 间 关系
6
肿瘤的加速再增殖与疗效的关系
肿瘤内细胞放射敏感性的差异
1
分裂增殖期细胞
静止的细胞比增殖周期内的细胞抗拒 增殖周期内不同时相的细胞敏感性不同
2
破碎细胞
4
肿瘤内细胞
静止期 细胞
无增殖能力 的细胞
3
肿瘤内细胞放射敏感性的差异
细胞时相的敏感性差异
G2/M期敏感 G1/S期抗拒 Survival fraction 1.0 0.1 Late S 0.01 Early S G1 G2/M 0 400 800 1200
治疗比（therapeutic ratio, TR） 治疗比（ ）
TR =
正常组织耐受量 肿瘤放射致死量
治疗比（therapeutic ratio, TR） 治疗比（ ）
optimum
100 percent
complication
Local tumor albation
50
Uncomplicated local cures
剂量级别
亚临床病灶（临床甚至显微镜都难以发现的病灶）： 45～50Gy控制90％的病灶 显微镜下微小病灶，手术边缘残留：60～65Gy 临床可见/可触及的病灶：65Gy以上 10的9次方的肿瘤需要62Gy才能杀灭
Cumulative dose in gray 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62
放射生物学与放射治疗
What is the indication for radiation therapy？ ？ What is the goal of radiation therapy？ ？
Rational dose
What is the planned treament volume？ ？ What is the planned treament technique？ ？ What is the planned treament dose？ ？
肿瘤组织放射生物学 肿瘤细胞群的增殖动力学
1 2 3 4
射线对肿瘤细胞群的影响 肿瘤控制概率与剂量之间的关系 肿瘤放射反应性与肿瘤可治愈性的关系 肿 控 概 与剂 间 关系
5
影响人体肿瘤放射敏感性的因素 Conclusion
6
肿瘤的加速再增殖与疗效的关系
肿瘤控制概率（ 肿瘤控制概率（TCP）与剂量的 ） 关系
94% 94% 68% 90% 71%
25-30Gy 35-40Gy 85Gy 60-70Gy 60-80Gy
肿瘤组织放射生物学 肿瘤细胞群的增殖动力学
1 2 3 4
射线对肿瘤细胞群的影响 肿瘤控制概率与剂量之间的关系 肿瘤放射反应性与肿瘤可治愈性的关系 肿 控 概 与剂 间 关系
5
影响人体肿瘤放射敏感性的因素 Conclusion
放射生物学 vs 放射治疗
What is the indication for radiation therapy？ ？ What is the goal of radiation therapy？ ？
The planning and conduction of a course of RT
What is the planned treament volume？ ？ What is the planned treament technique？ ？ What is the planned treament dose？ ？
5
影响人体肿瘤放射敏感性的因素 Conclusion
6
肿瘤的加速再增殖与疗效的关系
肿瘤对放射线的反应
放射敏感性 放射反应性 治愈性
B-T定律 定律
放射敏感肿瘤 中度敏感治疗 放射抗拒肿瘤
近期疗效评价
肿瘤消退的快慢 受增殖快慢的影响
远期疗效评价
局部与全身并重 与放射反应性不成正比
敏感性 VS 反应性 VS 治愈性
Remaining cell number 500,000,000 250,000,000 125,000,000 67,500,000 33,750,000 16,625,000 7,823,500 3,906,250 1,953,125 976,562 488,281 244,150 122,070 61,035 30,517 15,528 7,629 3,814 1,907 953 476 238 119 59 29 15 7 4 2 1 <1