临床放射生物学

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1、临床放射生物学ClinicalRadiobiology解放军昆明总医院肿瘤科张国桥放射生物学定义：研究电离辐射对生物体的作用．（研究放射线对肿瘤组织和正常组织的效应以及该两类组织被射线作用后所起的反应）。历史：Ｘ线的发现　　　　氧效应和“亲电子”理论定量放射生物效应　　细胞动力学四个Ｒ的提出　　时间—剂量—分割的关系Ｌ－Ｑ模式　　内在放射敏感性和第５个“Ｒ”放射敏感性的预测和个体化放疗分子放射生物学与现代放射治疗学电离辐射作用阶段物理阶段：极短：10-14秒化学阶段：很短：10-10秒生物阶段：数分钟自几十年电离辐射的直接作用和间接作用直接作用：靶原

2、子本身的原子可以被电离或激发，从而启动一系列导致生物变化的事件。高LET射线（中子或alpha粒子）间接作用：→水→产生自由基→攻击细胞分子基本的化学反应式R→R++e-R+→R·+H+H2O→H2O++eH2O+→HO·+H+放射导致的后果：细胞死亡（增殖死亡）:细胞的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所致。间期死亡（interplacedeath）：细胞受大剂量照射时发生的分裂间期死亡致死性损伤（mitoticdeath）：由于染色体的损伤，细胞在试图进行有丝分裂时死亡。死亡可发生在照射后的第一次或以后的几次分裂。细胞死亡的机

3、制DNAApoptosis：细胞类型依赖性的DNA损伤是射线作用的最重要的“靶”根据：DNA损伤的基本类型：单链断裂双链断裂单链杀灭双链杀灭细胞存活曲线概念：鉴别细胞存活的惟一标准是：受照射后细胞是否保留无限增殖的能力，即是否具有再繁殖的完整性临床意义：肿瘤治疗的效果复发和转移的根源指数存活曲线：单靶单击模型，只有一个参数D0（致密电离辐射：如中子，α粒子）D0平均致死量(meanlethaldose):平均每靶击中一次所给与的剂量SF=e-αD：细胞群受D0剂量照射后，并不是所有细胞受到打击，只有63%的细胞受到致死性击中，而有37%的细胞幸免非指

4、数存活曲线：多靶单击模型，线性二次模型，辐射杀灭细胞有两个部分，一部分与照射剂量成比例，另一部分与照射剂量的平方成比例剂量——效应生存曲线几个基本参数：D0nDq，平均致死剂量准阀杀灭剂量剂量率效应，LET的概念相对生物效应：达到某一生物效应所需之250kvx线的剂量RBE=——————————————————达到相同生物效应所需之某种射线的剂量乏氧条件照射达到某一生物效应所需之剂量氧增敏比=—————————————————有氧条件照射达到某一生物效应所需之剂量细胞周期时相与放射敏感性最敏感：G2和M期抗拒性：晚S期意义分次照射之间，细胞通过周期进

5、入更敏感的时相再分布，最大限度的杀灭肿瘤细胞辐射对肿瘤组织的作用肿瘤的增殖动力学活跃分裂的细胞组成，肿瘤体积增长的主要来源，P细胞或增殖细胞G0期细胞：Q细胞或静止细胞终末细胞：不再具有分裂的能力死亡细胞Tc=TG1+Ts+TG2+Tm生长比例=LI=G2+S+M/G1+G2+S+M（GF）Tpot=λTs/Tdλ≈0.7～1.0细胞丢失因子=1—Tpot/Td多数人体肿瘤细胞周期时间平均为2.3天多数人体肿瘤的体积倍增时间平均为3个月多数人体肿瘤细胞的生长比例:6~90%多数人体肿瘤细胞的丢失因子70~90%例如Tpot=5天，而Td=70天，则细

6、胞丢失因子=1—（5/70）=0.93肿瘤的指数性和非指数性生长人体肿瘤的生长方式：Gompertz生长曲线一般假定1克肿瘤约含109的细胞数，也是临床能观察到的临界值。常见人体肿瘤生长参数——————————————————————————————————标记指数（%）Td(天)Tpot(天)丢失因子（%）——————————————————————————————————大肠癌15（10~22）90（60~70）3.196头颈癌6.9（5-17）45（33~150）6.885肺癌19（8~23）90（40~160）2.597恶黑3.352（20~

7、150）1473肉瘤2.0（0.3~6）39（16~78）2340淋巴瘤3.0（0.4~13）22（15~70）1629儿童肿瘤13（10-25）203.682——————————————————————————————————正常组织的放射生物学（正常组织的放射耐受）正常组织的结构组分干细胞分化或功能细胞正在成熟的细胞组织的反应模式结构等级制约模式（hierarchicalmodel）:多数上皮性早反应组织，与剂量关系小灵活模式（flexiblemodel）:晚期反应组织包括多数功能器官：肝，肾，与剂量关系大早期反应和晚期反应组织的发生机制口腔粘

8、膜，其严重程度反映了死亡的干细胞与存活细胞的平衡。功能器官，损伤的细胞总数超过临界值→严重反应。早期反应组织