放射治疗技术-第三章生物

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1、第三章临床放射生物学基础学习目标：掌握内容：放射线对正常组织和肿瘤细胞的放射生物学效应及其影响因素；早反应组织与晚反应组织的放射生物学特点；分次放疗的生物学基础；细胞存活曲线各参数的意义。熟悉内容：生物剂量的等效换算；放射线作用于机体后生物学效应；肿瘤细胞的增殖动力学；提高放射生物效应的方法。了解内容：肿瘤分子放射生物学。第一节放射生物学的基本概念放射生物学(radiobiology)：是研究放射线(电离辐射)对生物体作用的学科。(观察不同质射线照射后的各种生物效应，以及不同内、外因素对生物效应的影响)临床放射生物学(clinicalradiobiology

2、)：是研究放射线对肿瘤和正常组织的作用机制及其照射后的反应过程。一、放射生物效应的时间顺序(电离辐射生物效应的基本过程)各种不同质的电离辐射在生物体内能产生次级电子，引起电离，从电离辐射被吸收至观察到细胞微细结构损伤和破坏等生物效应的这段过程，称为原初作用过程。在此过程中放射能量的吸收和传递、原子的激发和电离(物理阶段)、自由基的产生、化学键的断裂等分子水平(化学阶段)的变化又引起细胞、组织器官和系统(生物阶段)的变化，最终引起整体功能变化。二、放射生物学的靶学说(细胞致死机制)（一）靶学说定义生物结构内存在对放射敏感的部分，称之为“靶”，其损伤将引发某种生物

3、效应；电离辐射以离子簇的形式撞击靶区，击中概率遵循泊松(Poisson)分布；单次或多次击中靶区可产生某种放射生物效应，如大分子的失活或断裂等。（二）靶分子:基因组DNA、生物膜（三）靶学说模型单击模型多击模型单靶与多靶模型（四）靶学说局限性三、影响生物效应的主要因素（一）与辐射相关的因素1.辐射种类2.辐射剂量3.辐射剂量率4.分次照射5.照射体积6.照射方式（二）与机体有关的因素1、种系的放射敏感性种系演化越高，机体组织结构越复杂，放射敏感性越高2、个体发育的放射敏感性敏感性随个体发育过程而逐渐降低3、不同器官、组织和细胞的放射敏感性4、亚细胞和分子水平的

4、放射敏感性四、放射生物学相关概念自由基：指含有一个或多个不配对电子的原子、分子、离子或游离基团。活性氧：是指含有氧的活性物质，可能是氧的某些代谢产物和一些经过生化反应而产生的含氧基团。主要有以氧的单电子还原产物、氧的双电子还原产物、烷烃过氧化物ROOH、均裂产物RO·，ROO·、处于激发态的氧。传能线密度：带电电离粒子在其单位长度径迹上消耗的平均能量（单位J/m）。相对生物效能：X或γ射线引起某一生物效应所需剂量所观察的电离辐射引起相同生物效应所需剂量RBE＝意义：主要是为了比较在剂量相同时，不同种类的电离辐射引起某一特定效应的效率的差别。即：剂量相同、辐射种

5、类不同，产生的效应也不同；若要产生相同效应，则不同种类的辐射所需的剂量就不同。LET与RBE的关系RBE的变化是LET的函数（正相关）LET：<10kev/um时；LET∝RBE(缓慢）LET：10～100kev/um时；LET∝RBE（迅速）LET：>100kev/um时；LET继续增加，RBE反而下降，表明更多的射线并不能用于引起生物效应上，反而被浪费了氧效应：是指受照射的生物组织、细胞或生物大分子的辐射效应随周围介质中氧浓度升高而增加。氧+自由基→过氧化物自由基(R00•)在有氧条件下细胞放射敏感性增高，增高的幅度与氧浓度有关。氧增强比：是指缺氧条件下引

6、起一定效应所需辐射剂量与有氧条件下引起同样效应所需辐射剂量的比值。其公式是：缺氧条件下产生一定效应的剂量有氧条件下产生同样效应的剂量OER=线性二次模式与α/β值S=e-n(αd+βd2)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。早反应组织：指机体内分裂、增殖活跃并对放射线早期反应强烈的组织，如上皮、黏膜、造血组织、精原细胞等；(包括大多数肿瘤组织)晚反应组织：指机体内无再增殖能力，损伤后仅以修复代偿其功

7、能的细胞组织，如脊髓、肾、肺、肝、结缔组织等。早反应组织和大多数肿瘤的α/β值大(10Gy左右)；晚反应组织的α/β值小(约2~3Gy)。早、晚反应组织对不同分次照射的反应不同。晚反应组织比早反应组织有较大的修复能力，分次剂量对晚反应组织的影响比早反应组织大，因此，大分次剂量对晚反应组织更为有害。第二节临床放射生物学效应一、正常组织细胞的放射生物学效应（一）细胞的放射敏感性不同群体细胞的放射敏感性细胞和组织的放射敏感性与其分裂活动成正比，与其分化程度成反比。细胞周期与放射敏感性周期指从母代细胞增殖过程某一时相到子代细胞增殖过程的同一时相的时间。细胞周期可分为4

8、个主要时相。①G1期，指DNA合成前期