放射治療技術(shù)第三章課件

第三章臨床放射生物學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)放射生物學(xué)的基本概念放射生物學(xué)內(nèi)容：涉及放射線對生物體作用的原初反應(yīng)及其以后一系列的物理和化學(xué)的改變、乃至生物學(xué)方面的改變；由分子水平直至細(xì)胞水平和整體水平，對象從噬菌體、細(xì)菌、細(xì)胞組織、各種動物直至人體本身。1醫(yī)學(xué)PPT第三章臨床放射生物學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)放射生物學(xué)的基本概念1醫(yī)學(xué)一、電離和激發(fā)原初作用過程：電離輻射在物質(zhì)局部釋放能量時(shí)引起物質(zhì)的電離和激發(fā)，從輻射能量被吸收至觀察到細(xì)胞細(xì)微結(jié)構(gòu)損傷和破壞的這段時(shí)間稱為原初作用過程。依據(jù)產(chǎn)生放射生物學(xué)效應(yīng)的不同，分為直接放射生物學(xué)效應(yīng)和間接放射生物學(xué)效應(yīng)。電離作用：生物組織被粒子和光子流撞擊后產(chǎn)生自由電子和帶正電的離子；激發(fā)作用：粒子和光子流能量不足以將原子的軌道電子擊出時(shí)，可使電子躍遷到高能級的軌道上。2醫(yī)學(xué)PPT一、電離和激發(fā)2醫(yī)學(xué)PPT二、傳能線密度和相對生物效能傳能線密度（LET）：是指能夠直接進(jìn)行電離的粒子在其單位長度徑跡上消耗的平均能量。相對生物效能（RBE）：是指射線（250kV）引起某一生物效應(yīng)所需劑量與觀察的輻射引起同一生物效應(yīng)所需劑量的比值。LET與RBE的關(guān)系是正相關(guān)：當(dāng)LET小于100KeV/μm時(shí)，RBE隨LET增加而上升；當(dāng)LET大于100KeV/μm時(shí)，RBE隨LET上升而下降；說明過多的射線能量并不能引起更強(qiáng)的生物學(xué)效應(yīng)，而是被浪費(fèi)。3醫(yī)學(xué)PPT二、傳能線密度和相對生物效能傳能線密度（LET）：是指能夠直三、自由基與活性氧自由基：是指能夠獨(dú)立存在且含有一個(gè)或一個(gè)以上不配對電子的任何原子、分子、離子或原子團(tuán)。自由基特點(diǎn)：因?yàn)榫哂形磁鋵﹄娮樱菀着c其他電子配對成鍵，具有很高的反應(yīng)活性、不穩(wěn)定性和順磁性?；钚匝酰貉醯哪承┐x產(chǎn)物和一些反應(yīng)的含氧產(chǎn)物,如：氧的單電子還原物；氧的雙電子還原物等等。4醫(yī)學(xué)PPT三、自由基與活性氧自由基：是指能夠獨(dú)立存在且含有一個(gè)或一個(gè)以自由基的作用

1、對DNA的損傷作用：單雙鍵斷裂、無嘌呤無嘧啶位點(diǎn)以及產(chǎn)生環(huán)孢和嘧啶衍生物。2、對脂類過氧化作用與生物膜的損傷作用。3、抗氧化酶類和其他抗氧化物質(zhì)的作用。5醫(yī)學(xué)PPT自由基的作用

1、對DNA的損傷作用：單雙鍵斷裂、無嘌呤無嘧四、氧效應(yīng)與氧增強(qiáng)比氧效應(yīng)：受照射的組織、細(xì)胞或者生物大分子的輻射效應(yīng)隨其周圍介質(zhì)中氧濃度的升高而增加，這種現(xiàn)象稱為氧效應(yīng)。氧增強(qiáng)比（OER）＝缺氧條件下產(chǎn)生一定效應(yīng)需要的劑量/有氧條件下產(chǎn)生同樣效應(yīng)需要的劑量6醫(yī)學(xué)PPT四、氧效應(yīng)與氧增強(qiáng)比氧效應(yīng)：受照射的組織、細(xì)胞或者生物大分子六、影響輻射生物效應(yīng)的主要因素主要可以歸納為兩方面：一是與輻射有關(guān)的因素；二是與機(jī)體有關(guān)的因素。（一）、與輻射有關(guān)的因素1、輻射的種類2、輻射的劑量3、輻射劑量率4、分次照射5、照射部位6、照射面積7、照射的方式7醫(yī)學(xué)PPT六、影響輻射生物效應(yīng)的主要因素主要可以歸納為兩方面：一是與輻（二）與機(jī)體有關(guān)的因素1、種系的放射敏感性2、個(gè)體發(fā)育的放射敏感性8醫(yī)學(xué)PPT（二）與機(jī)體有關(guān)的因素8醫(yī)學(xué)PPT第二節(jié)臨床放射生物學(xué)效應(yīng)一、正常組織細(xì)胞的放射生物學(xué)效應(yīng)（一）細(xì)胞的放射敏感性1、不同細(xì)胞群體的放射敏感性：分三類：一類、不斷分裂和更新的細(xì)胞群體對電離輻射敏感性較高，如淋巴組織細(xì)胞

二類、不分裂的細(xì)胞群體對電離輻射有相對抗拒性，如神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞

三類、一般情況下基本不分裂或分裂的速度很低，對輻射相對不敏感，但當(dāng)受到刺激后可以迅速分裂，放射敏感性隨之增高。9醫(yī)學(xué)PPT第二節(jié)臨床放射生物學(xué)效應(yīng)一、正常組織細(xì)胞的放射生物學(xué)效應(yīng)2、不同細(xì)胞周期時(shí)相的放射敏感性3、不同環(huán)境中細(xì)胞的放射敏感性（二）電離輻射對細(xì)胞周期的影響1、G2阻滯2、G1阻滯3、S相延遲4、巨細(xì)胞形成10醫(yī)學(xué)PPT2、不同細(xì)胞周期時(shí)相的放射敏感性10醫(yī)學(xué)PPT（四）輻射所致細(xì)胞的損傷及修復(fù)1、細(xì)胞放射性損傷的分類致死性損傷、亞致死性損傷、潛在致死性損傷2、細(xì)胞放射性損傷的修復(fù)

潛在致死性損傷的修復(fù)：與DNA雙鏈斷裂的修復(fù)有關(guān)亞致死性損傷的修復(fù)：細(xì)胞內(nèi)沒有任何關(guān)鍵靶區(qū)被擊中；細(xì)胞內(nèi)的全部關(guān)鍵靶區(qū)被擊中；細(xì)胞內(nèi)的某些而不是全部靶區(qū)被擊中。11醫(yī)學(xué)PPT（四）輻射所致細(xì)胞的損傷及修復(fù)11醫(yī)學(xué)PPT二、腫瘤組織細(xì)胞的放射生物學(xué)效應(yīng)（一）腫瘤細(xì)胞動力學(xué)腫瘤內(nèi)4種細(xì)胞：分裂細(xì)胞、靜止細(xì)胞、無增殖能力的細(xì)胞、破碎細(xì)胞?？紤]腫瘤的生長速率主要考慮以下三個(gè)因素：1、細(xì)胞周期時(shí)間2、生長分?jǐn)?shù)（GF)：腫瘤細(xì)胞群體中有增殖能力的細(xì)胞數(shù)與細(xì)胞總數(shù)之比。3、細(xì)胞丟失：（細(xì)胞丟失的途徑）營養(yǎng)不良性壞死；細(xì)胞的增殖死亡；死于免疫性打擊；轉(zhuǎn)移；脫落。12醫(yī)學(xué)PPT二、腫瘤組織細(xì)胞的放射生物學(xué)效應(yīng)（一）腫瘤細(xì)胞動力學(xué)12醫(yī)學(xué)（二）乏氧細(xì)胞再氧合：分次照射后乏氧細(xì)胞變成氧合細(xì)胞的現(xiàn)象稱之為乏氧細(xì)胞的再氧合。（三）腫瘤細(xì)胞對輻射的反應(yīng)（見書P60）13醫(yī)學(xué)PPT13醫(yī)學(xué)PPT第三節(jié)放射治療的時(shí)間、劑量分割模式（一）、臨床放射生物學(xué)中的“4R”概念1、再修復(fù)（repair）2、再分布（redistribution）3、再氧合（reoxygenation）4、再增殖（regeneration）14醫(yī)學(xué)PPT第三節(jié)放射治療的時(shí)間、劑量分割模式（一）、臨床放射生物學(xué)中（二）、早反應(yīng)組織和晚反應(yīng)組織：生物學(xué)差別：1、早反應(yīng)組織主要取決于被放射殺滅的細(xì)胞數(shù)量，而晚期反應(yīng)組織的發(fā)生還與進(jìn)行性繼發(fā)損傷有關(guān)的其他過程的影響有關(guān)。2、照射后的反應(yīng)：一般早反應(yīng)組織的半修復(fù)時(shí)間為0.5小時(shí)，可發(fā)生加速再增殖；而晚反應(yīng)組織修復(fù)時(shí)間出現(xiàn)較晚，半修復(fù)時(shí)間大于等于1.5小時(shí)，不發(fā)生加速再增殖。3、反應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間：早反應(yīng)常在治療后90天內(nèi)發(fā)生，一般只是暫時(shí)性的影響；晚反應(yīng)則是在治療90天后開始發(fā)生，一般是進(jìn)行性影響。15醫(yī)學(xué)PPT（二）、早反應(yīng)組織和晚反應(yīng)組織：15醫(yī)學(xué)PPT早、晚反應(yīng)組織不同放射生物學(xué)效應(yīng)的臨床意義（P64）1、分次劑量2、間隔時(shí)間3、總治療時(shí)間16醫(yī)學(xué)PPT早、晚反應(yīng)組織不同放射生物學(xué)效應(yīng)的臨床意義（P64）16醫(yī)學(xué)（三）、生物劑量等效換算的數(shù)學(xué)模型1、“生物劑量”概念：是指生物體輻射響應(yīng)程度的測量,與“物理劑量”是兩個(gè)不同的概念，如果每次照射的劑量越大，其生物學(xué)效應(yīng)就越大，尤其是晚反應(yīng)組織。2、時(shí)間－劑量－分次模型（生物劑量換算模型）

常見的具有實(shí)用價(jià)值的生物劑量換算模型：立方根規(guī)則、名義標(biāo)準(zhǔn)劑量、LQ模型。17醫(yī)學(xué)PPT（三）、生物劑量等效換算的數(shù)學(xué)模型17醫(yī)學(xué)PPT

立方根規(guī)則：是第一個(gè)對現(xiàn)代分次放療發(fā)展具有指導(dǎo)意義的時(shí)間—?jiǎng)┝磕Ｐ?。本模型證明了皮膚反應(yīng)（皮膚紅斑和皮膚耐受）的等效劑量，因曲線上的所有點(diǎn)都是按照5次/周的照射方式匹配的，（N=5t/7），其中t是分次數(shù)N的線性函數(shù)，總計(jì)量D與分次數(shù)N的立方根呈正比，故被稱為立方根規(guī)則。18醫(yī)學(xué)PPT立方根規(guī)則：是第一個(gè)對現(xiàn)代分次放療發(fā)展具有指導(dǎo)意義的時(shí)名義標(biāo)準(zhǔn)劑量模型：是英國放射腫瘤學(xué)家推導(dǎo)出等效總劑量與分割次數(shù)和總治療時(shí)間的關(guān)系。19醫(yī)學(xué)PPT名義標(biāo)準(zhǔn)劑量模型：是英國放射腫瘤學(xué)家推導(dǎo)出等效（四）、不同時(shí)間、劑量分割照射時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)影響劑量分次生物學(xué)效應(yīng)的因素：1、增殖慢的晚反應(yīng)組織比增殖快的早反應(yīng)組織在SLD（亞致死性損傷）累積引起的細(xì)胞死亡上的不同更加明顯。2、早反應(yīng)組織有很大的再增殖能力3、腫瘤細(xì)胞再增殖反應(yīng)發(fā)生的時(shí)間和速率變化大4、在分次照射期間細(xì)胞周期的再分布只在增殖組織內(nèi)可以引起放射增敏作用。5、在所以劑量范圍內(nèi)低氧都能影響腫瘤細(xì)胞的放射敏感性，但在低劑量區(qū)域內(nèi)較小。6、常規(guī)分割治療期間細(xì)胞的再氧合非常迅速。7、晚反應(yīng)組織的SLD修復(fù)比早反應(yīng)組織持續(xù)的時(shí)間更長。8、放射治療不是每天進(jìn)行，則細(xì)胞的再增殖可以很快發(fā)生。20醫(yī)學(xué)PPT（四）、不同時(shí)間、劑量分割照射時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)20醫(yī)學(xué)PPT放射治療中分次的原則：治療需要使用的照射總劑量應(yīng)盡可能地在較短的總時(shí)間內(nèi)給予，并且每次使用最小的實(shí)際劑量。21醫(yī)學(xué)PPT放射治療中分次的原則：治療需要使用的照射總劑量第四節(jié)提高放射生物學(xué)效應(yīng)的方法化學(xué)修飾劑：能改變哺乳類動物細(xì)胞放射反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)統(tǒng)稱化學(xué)修飾劑。放射增敏劑：不影響正常組織細(xì)胞放射防護(hù)劑：選擇性的保護(hù)正常組織細(xì)胞方法：一、增加氧在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的飽和度途徑：1、在放射治療時(shí)吸入高壓氧或不加壓的氧氣、增加血流或加用乏氧細(xì)胞增敏劑等措施；2、吸入碳合氧以提高血液氧含量，解決慢性乏氧的問題。22醫(yī)學(xué)PPT第四節(jié)提高放射生物學(xué)效應(yīng)的方法化學(xué)修飾劑：能改變哺乳類動物二、放射增敏劑的臨床應(yīng)用增敏劑必須具備的條件：1、治療劑量條件下對正常組織細(xì)胞無毒；2、對正常組織細(xì)胞作用較小，最好無增敏作用；3、滲透性強(qiáng)，能向無毛細(xì)血管內(nèi)區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞滲透；4、具有適當(dāng)長的生物半衰期，以保證藥物在體內(nèi)的濃度；5、使增殖和靜止期的細(xì)胞均可致敏；6、在常規(guī)分次劑量模式內(nèi)有效。23醫(yī)學(xué)PPT二、放射增敏劑的臨床應(yīng)用23醫(yī)學(xué)PPT三、放射防護(hù)劑的臨床應(yīng)用放射防護(hù)劑：機(jī)體或者生物系統(tǒng)受電離輻射前給予某種化學(xué)物質(zhì)，能夠減輕其輻射損傷、促進(jìn)其修復(fù)，具有這種作用的化合物，常用劑量降低系數(shù)表示放射防護(hù)劑的效能。（P71）24醫(yī)學(xué)PPT三、放射防護(hù)劑的臨床應(yīng)用24醫(yī)學(xué)PPT第五節(jié)加溫治療的原理及應(yīng)用一、加溫的方法：全身加溫（如浸入熱水、石蠟或穿上加熱的衣服等）、局部加溫（短波透熱、射頻誘導(dǎo)、微波、超聲）二、加溫的細(xì)胞效應(yīng)：細(xì)胞對加溫的反應(yīng)取決于溫度的高低及加溫時(shí)間的長短，通過試驗(yàn)表明：在41.5～