持续低剂量率照射对血管损伤的研究进展

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1、持续低剂量率照射对血管损伤的研究进展【摘要】全文从持续低剂量率放疗的物理学特点、生物学特点以及对血管的损伤等方面对其生物学效应作了初步阐述。与传统的外照射相比近距离照射具有局部剂量高，达到边缘后剂量突然下降；照射范围内剂量分布不均匀，近源处最高；照射时间短，采取一次连续照射或数次照射完成治疗等特点。持续降低照射剂量率，许多细胞系中细胞的死亡率并不是随剂量率的降低平行下降。而是当剂量率下降到某一个临界值时，继续降低剂量率，细胞的死亡率反而明显的增加，产生所谓的“反剂量率效应（inversedoserateeffect）”。持续低

2、剂量率照射对血管的损伤是照射区域炎症反应；血管内皮细胞以及血管平滑肌细胞增殖抑制、凋亡增加综合作用的结果。【关键词】血管损伤近距离放疗应用于临床治疗虽已有100多年的历史，但应用之初由于对其放射生物学效应知之甚少，加之防护困难、有限的治疗效果和较重的组织损伤，使这种治疗方法在之后很长的一段时间内处于停滞的状态。20世纪80年代，新型的放射性核素125I和103Pa进入临床。由于这两种核素与以往所使用的226Ra、222Rn以及192Ir相比具有低剂量率以及低能、射程短等独特的物理学优势，临床上防护简单；利用计算机三维治疗计划系

3、统制定治疗计划，在影像系统的引导下布源，从而使得靶区剂量分布均匀，周围正常组织损伤很小；与以往常规放疗相比在比较短的时间内就能完成整个治疗计划。目前，在临床上某些肿瘤如前列腺癌等的治疗中取得了很好的治疗效果，显示了广阔的应用前景[1]。1持续低剂量率放疗的物理学特点“近距离治疗”（brachytherapy）一词来源于希腊文brachy，是“近”的意思。它与希腊文tele“远”一词相对。与传统的外照射相比近距离照射具有局部剂量高，达到边缘后剂量突然下降；照射范围内剂量分布不均匀，近源处最高；照射时间短；采取一次连续照射或数次照

4、射完成治疗这些特点。近距离治疗的模式根据参考点剂量率的不同划分为以下几个区段和类别：低剂量率(loiddledoserate，MDR，4Gy/h～12Gy/h）；高剂量率（highdoserate，HDR，>12Gy/h）；脉冲剂量率（pulsedoserate，PDR，指剂量率在1Gy/h～3Gy/h，照射间隔1次/h，每次治疗10min左右的模式）[1，2]。2持续低剂量率放疗的生物学特点临床上之所以将近距离治疗的模式根据参考点剂量率的不同划分为几个区段和类别是因为在不同的剂量率下对应的生物效应各不相同。HDR是指剂

5、量率>12Gy/h，即剂量率高到足以在很短时间内（短于亚致死性损伤的修复，即<1h）完成照射，从而使在1min或5min内所实施的照射剂量效应差别不大，当照射时间长于15min～20min时生物效应下降。而LDR具有三个主要特点：①照射的实施是在肿瘤内或肿瘤附近，因此通常可以达到理想的剂量分布；②它是在一段时间以内持续进行照射，因此在治疗期间可发生亚致死性损伤的修复；③通常在较短的时间内完成治疗，总治疗时间大大短于外照射[3]。2.1持续低剂量率放疗时的剂量率效应通常所说的剂量率效应是指：实施放射治疗时，每单位剂量

6、生物效应随剂量率降低而下降，这是由于在较长的照射期间发生了亚致死损伤的修复。当剂量率>2Gy/min时，在多数真核细胞系统中有生物学意义的照射剂量将在数分钟内完成，在照射过程中极少发生或不发生DNA单链断裂的修复，也观察不到剂量率效应。当剂量率<2×10-3Gy/min时，在多数真核细胞系统中有生物学意义的照射剂量将在数小时内才能完成，DNA单链的修复大致是完全的。当剂量率低于2Gy/min高于2×10-3Gy/min时，有生物学意义的照射剂量的给出时间和DNA单链断裂的修复速率常数差不多，可以观察到剂量率效应，表

7、现为剂量率变化时生物效应关系也随之变化。这种变化可以用“4R”来描述，所谓“4R”是指：①亚致死损伤的修复（repairofsublethaldamage）：细胞受照射发生亚致死损伤的修复，它的速率一般为30min到数小时当剂量率从1Gy/min下降到0.1Gy/min时，修复将会修饰放射效应。在LDR治疗时，由于总治疗时间的关系，亚致死性损伤的修复是最重要的因素。②周期内细胞的再分布（redistributionin），照射时间将持续几周时，单次照射会发生有意义的再群体化从而影响放射效应。④乏氧细胞的再氧合（reoxygen

8、ation）：它对于肿瘤细胞而言是一个很重要的生物学因素。再氧合在LDR比HDR更有效，特别是那些只进行近距离治疗的病人，这是由于LDR与HDR相比，用LDR乏氧细胞所受的损伤大于分次HDR治疗；而用HDR氧合的肿瘤细胞所受的损伤大于氧合的正常细胞[1，2]。2.2持续低剂量