临床放射生物学.pptx

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1、会计学1临床放射生物学临床放射生物学二二.电离辐射的直接作用和间接作用电离辐射的直接作用和间接作用n n直接电离：直接电离：如电子、质子和粒子等带电粒子如电子、质子和粒子等带电粒子如电子、质子和粒子等带电粒子如电子、质子和粒子等带电粒子被称做直接电离辐射线，它们具有足够的动能，在被称做直接电离辐射线，它们具有足够的动能，在被称做直接电离辐射线，它们具有足够的动能，在被称做直接电离辐射线，它们具有足够的动能，在穿透物质时通过电磁作用直接与原子中的电子穿透物质时通过电磁作用直接与原子中的电子穿透物质时通过电磁作用直接与原子中的电子穿透物质时通过电磁作用直接与原子中的电子“碰碰碰碰撞撞撞撞”引起物质

2、原子或分子电离。引起物质原子或分子电离。引起物质原子或分子电离。引起物质原子或分子电离。n n间接电离：间接电离：如中子和光子等不带电粒子是间如中子和光子等不带电粒子是间如中子和光子等不带电粒子是间如中子和光子等不带电粒子是间接电离辐射线，本身不能使物质电离，只能与原子接电离辐射线，本身不能使物质电离，只能与原子接电离辐射线，本身不能使物质电离，只能与原子接电离辐射线，本身不能使物质电离，只能与原子的壳层电子或原子核作用产生次级粒子如电子和反的壳层电子或原子核作用产生次级粒子如电子和反的壳层电子或原子核作用产生次级粒子如电子和反的壳层电子或原子核作用产生次级粒子如电子和反冲核等再与物质中原子相

3、互作用引起原子电离。冲核等再与物质中原子相互作用引起原子电离。冲核等再与物质中原子相互作用引起原子电离。冲核等再与物质中原子相互作用引起原子电离。第1页/共70页电离性的生物效应电离性的生物效应构成了射线治癌的物理基础。构成了射线治癌的物理基础。应用在人体时又可分为：应用在人体时又可分为：间接效应间接效应 直接效应直接效应第2页/共70页1）间接效应：间接效应：X X X X线线线线Co60Co60Co60Co60线线线线和电子线均属低和电子线均属低和电子线均属低和电子线均属低LETLETLETLET射线，它们对射线，它们对射线，它们对射线，它们对DNADNADNADNA的损伤以间接形式为主的

4、损伤以间接形式为主的损伤以间接形式为主的损伤以间接形式为主。人体内含有人体内含有70-90%的水，间接的水，间接效应就是指射线先效应就是指射线先使水电离，使水电离，所所引起的生物效应产物再对人体引起的生物效应产物再对人体 组织产生影响，故称作为组织产生影响，故称作为“间接间接效应效应”。第3页/共70页 在一般的水溶液中许多分子已处于一种电离状态在一般的水溶液中许多分子已处于一种电离状态在一般的水溶液中许多分子已处于一种电离状态在一般的水溶液中许多分子已处于一种电离状态 (H(H+OH+OH-)，但这是一种动态平衡。，但这是一种动态平衡。，但这是一种动态平衡。，但这是一种动态平衡。若受到射线照

5、射则使水电离成若受到射线照射则使水电离成若受到射线照射则使水电离成若受到射线照射则使水电离成HH2 2OO离子和离子和离子和离子和 自由电子自由电子自由电子自由电子 (H(H2 2OO+e+e-)。这是一种不稳定的状态，寿。这是一种不稳定的状态，寿。这是一种不稳定的状态，寿。这是一种不稳定的状态，寿命仅有命仅有命仅有命仅有1010-10-10秒。这种离子很活跃，能形成秒。这种离子很活跃，能形成秒。这种离子很活跃，能形成秒。这种离子很活跃，能形成 中性自由基中性自由基中性自由基中性自由基(OH(OH.，HH.等等等等)。这些自由基虽不带电荷。这些自由基虽不带电荷。这些自由基虽不带电荷。这些自由基

6、虽不带电荷是中性的，但外层轨道上有一个不配对的电子，是中性的，但外层轨道上有一个不配对的电子，是中性的，但外层轨道上有一个不配对的电子，是中性的，但外层轨道上有一个不配对的电子，故性质十分活跃，而且对生物靶的正常分子都能故性质十分活跃，而且对生物靶的正常分子都能故性质十分活跃，而且对生物靶的正常分子都能故性质十分活跃，而且对生物靶的正常分子都能起到损伤作用。起到损伤作用。起到损伤作用。起到损伤作用。这些自由基的寿命很短，仅为这些自由基的寿命很短，仅为这些自由基的寿命很短，仅为这些自由基的寿命很短，仅为1010-3-3秒。秒。秒。秒。第4页/共70页 射线使水电离产生的电子在不断碰撞中损失其大射

7、线使水电离产生的电子在不断碰撞中损失其大射线使水电离产生的电子在不断碰撞中损失其大射线使水电离产生的电子在不断碰撞中损失其大部分能量，当其能量降至部分能量，当其能量降至部分能量，当其能量降至部分能量，当其能量降至100eV100eV以下而未被捕获时，以下而未被捕获时，以下而未被捕获时，以下而未被捕获时，可以吸收若干水分子而形成水化电子可以吸收若干水分子而形成水化电子可以吸收若干水分子而形成水化电子可以吸收若干水分子而形成水化电子(e(eagag)。这又。这又。这又。这又能引起一系列的辐射化学反应。能引起一系列的辐射化学反应。能引起一系列的辐射化学反应。能引起一系列的辐射化学反应。上述射线对水分

8、子的作用并非平均分布于空间，上述射线对水分子的作用并非平均分布于空间，上述射线对水分子的作用并非平均分布于空间，上述射线对水分子的作用并非平均分布于空间，而是在很小的体积（平均半径为而是在很小的体积（平均半径为而是在很小的体积（平均半径为而是在很小的体积（平均半径为15A15A0 0）内成）内成）内成）内成“簇簇簇簇”的存在。每一的存在。每一的存在。每一的存在。每一“簇簇簇簇”内平均含有几个自由基。内平均含有几个自由基。内平均含有几个自由基。内平均含有几个自由基。在这些小在这些小在这些小在这些小“簇簇簇簇”内氢自由基内氢自由基内氢自由基内氢自由基(H(H.)，羟自由基，羟自由基，羟自由基，羟自

9、由基(OH(OH.)，水化电子，水化电子，水化电子，水化电子(e(e-agag)之间又可发生重新结合反应形成之间又可发生重新结合反应形成之间又可发生重新结合反应形成之间又可发生重新结合反应形成氢分子氢分子氢分子氢分子(H(H2 2)和双氧水和双氧水和双氧水和双氧水(H(H2 2OO2 2)。上述各种自由基和分子统称为上述各种自由基和分子统称为上述各种自由基和分子统称为上述各种自由基和分子统称为“水的水的水的水的原发辐射原发辐射原发辐射原发辐射产物产物产物产物”。第5页/共70页 射线照射射线照射 HH2 2O-HO-H.+OH+OH.+e+eagag+H+H2 2+H+H2 2OO2 2+H+

10、H3 3OO+产生水的原发辐射产物：产生水的原发辐射产物：产生水的原发辐射产物：产生水的原发辐射产物：氢自由基氢自由基氢自由基氢自由基(H(H.)、羟自由基、羟自由基、羟自由基、羟自由基(OH(OH.)、水化电子、水化电子、水化电子、水化电子(e(e-agag)氢分子氢分子氢分子氢分子(H(H2 2)、双氧水、双氧水、双氧水、双氧水(H(H2 2OO2 2)、水化氢离子（水化氢离子（水化氢离子（水化氢离子（HH3 3OO+第6页/共70页 H.和和OH.自由基自由基 及双氧水及双氧水 H2O2对对 生物组织均有毒性。生物组织均有毒性。OH.和和 H.作用可生成：作用可生成：RH+OH.-R.+

11、H2O RH+H.-R.+H2RH代表人体组织的有机分子；代表人体组织的有机分子；R.有机自由基有机自由基 第7页/共70页 有机自由基有机自由基R.可使生物体组织产生不可逆可使生物体组织产生不可逆损伤。损伤。此时组织内有氧的话，则可进一步此时组织内有氧的话，则可进一步 形成有机过氧基下述反应：形成有机过氧基下述反应：R.+O2-RO2.第8页/共70页 生成物生成物RO2.是一种有机过氧是一种有机过氧基，它使基，它使人体组织的有机分子人体组织的有机分子（RH）造成的损伤很不容易修造成的损伤很不容易修复。它能将放射性损伤固定下复。它能将放射性损伤固定下来，在有些情况下还能产生链来，在有些情况下

12、还能产生链锁反应，从而使损伤涉及到更锁反应，从而使损伤涉及到更多的原始生物有机分子多的原始生物有机分子RH；RO2.+RH-RO2H+R.第9页/共70页 从上述反应方程我们可以看从上述反应方程我们可以看到肿瘤组织内富氧细胞和乏氧细到肿瘤组织内富氧细胞和乏氧细胞为什么对放射性射线敏感性不胞为什么对放射性射线敏感性不一样。这就是乏氧细胞对射线不一样。这就是乏氧细胞对射线不敏感的原因。敏感的原因。双氧水（双氧水（H2O2）由于结构相）由于结构相对稳定，所以对生物组织的毒性对稳定，所以对生物组织的毒性就更大。就更大。第10页/共70页2)直接效应直接效应 就是指射线对生物有机分就是指射线对生物有机分

13、子的直接电离作用。这种作用子的直接电离作用。这种作用同样能产生对生物组织有害的同样能产生对生物组织有害的有机自由基有机自由基R.。第11页/共70页 射线照射射线照射RH-RHRH-RH+e+e-R-R.+H+H+e+e-第12页/共70页 有机自由基有机自由基R.在有在有氧氧的情况的情况下同样能生成有机过氧基下同样能生成有机过氧基RO2.，它能使生物体造成更多的损伤。它能使生物体造成更多的损伤。第13页/共70页 放射性射线对生物体的电放射性射线对生物体的电离作用离作用 （直接效应和间接效应）能产（直接效应和间接效应）能产生有害的生有害的 自由基（自由基（H.,OH.,R.）及）及H2O2和

14、和e-ag等，对生物组织产生损等，对生物组织产生损伤或不可逆损伤的结果，从而伤或不可逆损伤的结果，从而达到治癌的目的。达到治癌的目的。当然对健康组织也能造成放当然对健康组织也能造成放射性损伤和致癌。射性损伤和致癌。第14页/共70页第15页/共70页第二节电离辐射的细胞效应第二节电离辐射的细胞效应n n从放射性射线与生物体作用的穿透性和电离性可知它可使生物体受到损伤。从放射性射线与生物体作用的穿透性和电离性可知它可使生物体受到损伤。从放射性射线与生物体作用的穿透性和电离性可知它可使生物体受到损伤。从放射性射线与生物体作用的穿透性和电离性可知它可使生物体受到损伤。n n n n放射性射线对生物体

15、损伤的发展过程放射性射线对生物体损伤的发展过程放射性射线对生物体损伤的发展过程放射性射线对生物体损伤的发展过程:n n损伤阶段损伤阶段损伤阶段损伤阶段 第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段 第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段 第四阶段第四阶段第四阶段第四阶段n n损伤过程损伤过程损伤过程损伤过程 分子水平分子水平分子水平分子水平 细胞水平细胞水平细胞水平细胞水平 器官水平器官水平器官水平器官水平 整体水平整体水平整体水平整体水平n n产生时间产生时间产生时间产生时间 立刻立刻立刻立刻 以天计算以天计算以天计算以天计算 以月计算以月计算以月计算以月计算 以年计算以年计

16、算以年计算以年计算第16页/共70页一一一一.放射性射线对生物体损伤放射性射线对生物体损伤放射性射线对生物体损伤放射性射线对生物体损伤的发展过程的发展过程的发展过程的发展过程n n放射性射线一旦使生物体内水分子和有机分子受到照射放射性射线一旦使生物体内水分子和有机分子受到照射放射性射线一旦使生物体内水分子和有机分子受到照射放射性射线一旦使生物体内水分子和有机分子受到照射时，立刻就引起受照分子的物理、化学变化；时，立刻就引起受照分子的物理、化学变化；时，立刻就引起受照分子的物理、化学变化；时，立刻就引起受照分子的物理、化学变化；n n经过若干经过若干经过若干经过若干天天天天后就能引起细胞水平的变

17、化；后就能引起细胞水平的变化；后就能引起细胞水平的变化；后就能引起细胞水平的变化；n n经过若干经过若干经过若干经过若干月月月月后能造成器官水平的损伤；后能造成器官水平的损伤；后能造成器官水平的损伤；后能造成器官水平的损伤；n n若干若干若干若干年年年年后就会有整体水平的损伤。后就会有整体水平的损伤。后就会有整体水平的损伤。后就会有整体水平的损伤。n n对正常组织和肿瘤组织而言这个损伤过程是一样的。也对正常组织和肿瘤组织而言这个损伤过程是一样的。也对正常组织和肿瘤组织而言这个损伤过程是一样的。也对正常组织和肿瘤组织而言这个损伤过程是一样的。也就是说放射性射线的物理特性是无法区分正常组织和肿就是

18、说放射性射线的物理特性是无法区分正常组织和肿就是说放射性射线的物理特性是无法区分正常组织和肿就是说放射性射线的物理特性是无法区分正常组织和肿瘤组织的。把正常细胞和肿瘤细胞一起都杀死，这不是瘤组织的。把正常细胞和肿瘤细胞一起都杀死，这不是瘤组织的。把正常细胞和肿瘤细胞一起都杀死，这不是瘤组织的。把正常细胞和肿瘤细胞一起都杀死，这不是放射治疗的目的。放射治疗的目的。放射治疗的目的。放射治疗的目的。n n放射生物学最根本任务就是如何扩大射线对正常组织和放射生物学最根本任务就是如何扩大射线对正常组织和放射生物学最根本任务就是如何扩大射线对正常组织和放射生物学最根本任务就是如何扩大射线对正常组织和肿瘤组

19、织作用的差距，在杀死癌细胞的同时尽量减少对肿瘤组织作用的差距，在杀死癌细胞的同时尽量减少对肿瘤组织作用的差距，在杀死癌细胞的同时尽量减少对肿瘤组织作用的差距，在杀死癌细胞的同时尽量减少对正常组织的损伤，即使损伤了也尽快给以正常组织的损伤，即使损伤了也尽快给以正常组织的损伤，即使损伤了也尽快给以正常组织的损伤，即使损伤了也尽快给以“修复修复修复修复”。第17页/共70页二二二二.放射生物学规定的放射生物学规定的放射生物学规定的放射生物学规定的细胞死亡细胞死亡细胞死亡细胞死亡的概念的概念的概念的概念：n一个细胞受照射后，形态完整无损，具有生理功能，有能力制造一个细胞受照射后，形态完整无损，具有生理

20、功能，有能力制造蛋白质或合成蛋白质或合成DNA,DNA,甚至还能挣扎通过一次或几次有丝分裂甚至还能挣扎通过一次或几次有丝分裂。但由但由于受照射的细胞于受照射的细胞失去无限增殖能力失去无限增殖能力，即被看成是死亡的细胞。这，即被看成是死亡的细胞。这种死亡称之为种死亡称之为增殖性死亡增殖性死亡。n反之，受照射的细胞保留完整的增殖能力，能无限分裂产生大量反之，受照射的细胞保留完整的增殖能力，能无限分裂产生大量子代细胞形成一个集落或克隆的干细胞称为子代细胞形成一个集落或克隆的干细胞称为存活细胞存活细胞。第18页/共70页n n 细胞死亡细胞死亡 1.1.增殖性死亡增殖性死亡：几个细胞周期以后才死：几个

21、细胞周期以后才死 亡，即失去无限增殖能力亡，即失去无限增殖能力 2.2.间期性死亡间期性死亡(凋亡凋亡)：几个小时内就死亡，：几个小时内就死亡，细胞对放射敏感性较高，比如淋巴细胞细胞对放射敏感性较高，比如淋巴细胞第19页/共70页辐射所致细胞死亡n n几百戈瑞的大剂量照射之后，所有细胞机能都中止，最终发生细胞几百戈瑞的大剂量照射之后，所有细胞机能都中止，最终发生细胞几百戈瑞的大剂量照射之后，所有细胞机能都中止，最终发生细胞几百戈瑞的大剂量照射之后，所有细胞机能都中止，最终发生细胞溶解，这种情况被认为是细胞即刻死亡或间期死亡；用较低的几个溶解，这种情况被认为是细胞即刻死亡或间期死亡；用较低的几个

22、溶解，这种情况被认为是细胞即刻死亡或间期死亡；用较低的几个溶解，这种情况被认为是细胞即刻死亡或间期死亡；用较低的几个戈瑞照射正在分裂或还能进行分裂的细胞（如骨髓细胞系、皮肤或戈瑞照射正在分裂或还能进行分裂的细胞（如骨髓细胞系、皮肤或戈瑞照射正在分裂或还能进行分裂的细胞（如骨髓细胞系、皮肤或戈瑞照射正在分裂或还能进行分裂的细胞（如骨髓细胞系、皮肤或小肠隐窝），此时部分细胞丧失其分裂或增殖能力。小肠隐窝），此时部分细胞丧失其分裂或增殖能力。小肠隐窝），此时部分细胞丧失其分裂或增殖能力。小肠隐窝），此时部分细胞丧失其分裂或增殖能力。n n细胞死亡定义为细胞不可逆的丧失增殖能力，即在下一次或以后的细胞

23、死亡定义为细胞不可逆的丧失增殖能力，即在下一次或以后的细胞死亡定义为细胞不可逆的丧失增殖能力，即在下一次或以后的细胞死亡定义为细胞不可逆的丧失增殖能力，即在下一次或以后的有丝分裂时发生增殖性死亡有丝分裂时发生增殖性死亡有丝分裂时发生增殖性死亡有丝分裂时发生增殖性死亡。因此，子代细胞形态完整而不能发育。因此，子代细胞形态完整而不能发育。因此，子代细胞形态完整而不能发育。因此，子代细胞形态完整而不能发育的受损细胞也许依然能合成蛋白质或的受损细胞也许依然能合成蛋白质或的受损细胞也许依然能合成蛋白质或的受损细胞也许依然能合成蛋白质或DNADNADNADNA，并可能通过一次或几次，并可能通过一次或几次，

24、并可能通过一次或几次，并可能通过一次或几次有丝分裂，然而只要这种细胞失去无限分裂能力则其后代肯定死亡，有丝分裂，然而只要这种细胞失去无限分裂能力则其后代肯定死亡，有丝分裂，然而只要这种细胞失去无限分裂能力则其后代肯定死亡，有丝分裂，然而只要这种细胞失去无限分裂能力则其后代肯定死亡，那么按上述定义都应认为该细胞已死亡。那么按上述定义都应认为该细胞已死亡。那么按上述定义都应认为该细胞已死亡。那么按上述定义都应认为该细胞已死亡。n n另一方面，存活细胞或能够生存发育的细胞是指保持细胞增殖能力，另一方面，存活细胞或能够生存发育的细胞是指保持细胞增殖能力，另一方面，存活细胞或能够生存发育的细胞是指保持细

25、胞增殖能力，另一方面，存活细胞或能够生存发育的细胞是指保持细胞增殖能力，并能够因此而形成集落或克隆的细胞，这些细胞称为克隆源性细胞。并能够因此而形成集落或克隆的细胞，这些细胞称为克隆源性细胞。并能够因此而形成集落或克隆的细胞，这些细胞称为克隆源性细胞。并能够因此而形成集落或克隆的细胞，这些细胞称为克隆源性细胞。在体内，肿瘤和正常组织只有一小部分细胞属于克隆源性细胞，受在体内，肿瘤和正常组织只有一小部分细胞属于克隆源性细胞，受在体内，肿瘤和正常组织只有一小部分细胞属于克隆源性细胞，受在体内，肿瘤和正常组织只有一小部分细胞属于克隆源性细胞，受照后期数量迅速减少。上述细胞死亡定义对放射治疗具有特殊意

26、义，照后期数量迅速减少。上述细胞死亡定义对放射治疗具有特殊意义，照后期数量迅速减少。上述细胞死亡定义对放射治疗具有特殊意义，照后期数量迅速减少。上述细胞死亡定义对放射治疗具有特殊意义，因为肿瘤细胞即使全都依然存在，但失去了无限增殖能力，并因此因为肿瘤细胞即使全都依然存在，但失去了无限增殖能力，并因此因为肿瘤细胞即使全都依然存在，但失去了无限增殖能力，并因此因为肿瘤细胞即使全都依然存在，但失去了无限增殖能力，并因此而失去了局部浸润或远地转移的能力，这样也就达到局部控制的目而失去了局部浸润或远地转移的能力，这样也就达到局部控制的目而失去了局部浸润或远地转移的能力，这样也就达到局部控制的目而失去了局

27、部浸润或远地转移的能力，这样也就达到局部控制的目的。的。的。的。n n同样，对于正常组织，大多数急性和慢性放射效应都发生在丧失生同样，对于正常组织，大多数急性和慢性放射效应都发生在丧失生同样，对于正常组织，大多数急性和慢性放射效应都发生在丧失生同样，对于正常组织，大多数急性和慢性放射效应都发生在丧失生存发育能力的情况下。存发育能力的情况下。存发育能力的情况下。存发育能力的情况下。第20页/共70页三三三三.细胞存活曲线细胞存活曲线细胞存活曲线细胞存活曲线n n受照射的细胞保留完整的增殖能力，能受照射的细胞保留完整的增殖能力，能受照射的细胞保留完整的增殖能力，能受照射的细胞保留完整的增殖能力，能

28、无限无限无限无限分裂分裂分裂分裂产生大量子代细胞形成一个集落或克隆的干细胞产生大量子代细胞形成一个集落或克隆的干细胞产生大量子代细胞形成一个集落或克隆的干细胞产生大量子代细胞形成一个集落或克隆的干细胞称为称为称为称为细胞存活细胞存活细胞存活细胞存活n n细胞存活曲线：用来定量描述辐射吸收剂量与存细胞存活曲线：用来定量描述辐射吸收剂量与存细胞存活曲线：用来定量描述辐射吸收剂量与存细胞存活曲线：用来定量描述辐射吸收剂量与存活细胞数量的相关性的一种方法。活细胞数量的相关性的一种方法。活细胞数量的相关性的一种方法。活细胞数量的相关性的一种方法。第21页/共70页n n指数性存活曲线：指数性存活曲线：指

29、数性存活曲线：指数性存活曲线：n n细胞存活率与照射剂量成指数性反比关系，即在细胞存活率与照射剂量成指数性反比关系，即在细胞存活率与照射剂量成指数性反比关系，即在细胞存活率与照射剂量成指数性反比关系，即在细胞放射敏感性不变时，剂量越大，细胞死亡越细胞放射敏感性不变时，剂量越大，细胞死亡越细胞放射敏感性不变时，剂量越大，细胞死亡越细胞放射敏感性不变时，剂量越大，细胞死亡越多多多多；而敏感度越低，细胞存活率越高；而敏感度越低，细胞存活率越高；而敏感度越低，细胞存活率越高；而敏感度越低，细胞存活率越高；n n以同一剂量照射放射敏感与放射抗拒的细胞，其以同一剂量照射放射敏感与放射抗拒的细胞，其以同一剂

30、量照射放射敏感与放射抗拒的细胞，其以同一剂量照射放射敏感与放射抗拒的细胞，其存活率不同。根据指数性反比关系，即使照射剂存活率不同。根据指数性反比关系，即使照射剂存活率不同。根据指数性反比关系，即使照射剂存活率不同。根据指数性反比关系，即使照射剂量达到极大时（临床一般不可能用这么高的剂量）量达到极大时（临床一般不可能用这么高的剂量）量达到极大时（临床一般不可能用这么高的剂量）量达到极大时（临床一般不可能用这么高的剂量），也会有少数细胞存活，也会有少数细胞存活，也会有少数细胞存活，也会有少数细胞存活。p40p40图图n n用密集电离辐射如中子、用密集电离辐射如中子、用密集电离辐射如中子、用密集电离

31、辐射如中子、a a a a粒子为放射源，可有这粒子为放射源，可有这粒子为放射源，可有这粒子为放射源，可有这种放射效应。种放射效应。种放射效应。种放射效应。第22页/共70页n n非指数性存活曲线：非指数性存活曲线：非指数性存活曲线：非指数性存活曲线：n n由由由由稀疏电离辐射（稀疏电离辐射（稀疏电离辐射（稀疏电离辐射（XXXX射线）射线）射线）射线）照射后照射后照射后照射后，细胞不细胞不细胞不细胞不是立即出现死亡，而是在是立即出现死亡，而是在是立即出现死亡，而是在是立即出现死亡，而是在存活曲线存活曲线存活曲线存活曲线上上上上出现弯曲，出现弯曲，出现弯曲，出现弯曲，初始部分呈凸形，因此被称为初始

32、的肩段，随后初始部分呈凸形，因此被称为初始的肩段，随后初始部分呈凸形，因此被称为初始的肩段，随后初始部分呈凸形，因此被称为初始的肩段，随后在高剂量照射部分趋于直线。在高剂量照射部分趋于直线。在高剂量照射部分趋于直线。在高剂量照射部分趋于直线。对辐射表示一定的对辐射表示一定的对辐射表示一定的对辐射表示一定的抗拒。抗拒。抗拒。抗拒。第23页/共70页n n测量肩宽的参数是准阈剂量测量肩宽的参数是准阈剂量D Dq q，这基本上是一个阈值剂量。，这基本上是一个阈值剂量。一个阈值剂量意味着小于这一一个阈值剂量意味着小于这一剂量将没有效应，但在射线的剂量将没有效应，但在射线的作用中没有无效应的剂量，因作用

33、中没有无效应的剂量，因此，只能称之为准阈剂量。此，只能称之为准阈剂量。n n它表明细胞亚致死损伤修复能它表明细胞亚致死损伤修复能力的大小，力的大小，D Dq q值小，表明细胞值小，表明细胞对对亚致死损伤亚致死损伤修复能力较弱修复能力较弱.很很小剂量便可使细胞进入致死损小剂量便可使细胞进入致死损伤的指数性存活曲线部分伤的指数性存活曲线部分。第24页/共70页初始斜率初始斜率初始斜率初始斜率D D D D1 1 1 1是在存活曲线初始的直线部分把存活细胞比例下降到是在存活曲线初始的直线部分把存活细胞比例下降到是在存活曲线初始的直线部分把存活细胞比例下降到是在存活曲线初始的直线部分把存活细胞比例下降

34、到37%37%37%37%所需要的剂量。是初始斜率的倒数，反映细胞在低剂量区所需要的剂量。是初始斜率的倒数，反映细胞在低剂量区所需要的剂量。是初始斜率的倒数，反映细胞在低剂量区所需要的剂量。是初始斜率的倒数，反映细胞在低剂量区的放射敏感性。的放射敏感性。的放射敏感性。的放射敏感性。D D D D0 0 0 0是最终斜率的倒数。基于存活比例是对数是最终斜率的倒数。基于存活比例是对数是最终斜率的倒数。基于存活比例是对数是最终斜率的倒数。基于存活比例是对数级的，并且在高剂量时存活曲线是一直线，此时在任何存活级的，并且在高剂量时存活曲线是一直线，此时在任何存活级的，并且在高剂量时存活曲线是一直线，此时

35、在任何存活级的，并且在高剂量时存活曲线是一直线，此时在任何存活水平要把细胞群体降低至一个设定的水平（至水平要把细胞群体降低至一个设定的水平（至水平要把细胞群体降低至一个设定的水平（至水平要把细胞群体降低至一个设定的水平（至0.370.370.370.37）所需的）所需的）所需的）所需的剂量都是一样的，即对每一个细胞提供一个灭活事件所需要剂量都是一样的，即对每一个细胞提供一个灭活事件所需要剂量都是一样的，即对每一个细胞提供一个灭活事件所需要剂量都是一样的，即对每一个细胞提供一个灭活事件所需要的平均致死剂量。它反映每种细胞在相对高剂量区对射线的的平均致死剂量。它反映每种细胞在相对高剂量区对射线的的

36、平均致死剂量。它反映每种细胞在相对高剂量区对射线的的平均致死剂量。它反映每种细胞在相对高剂量区对射线的敏感性，敏感性，敏感性，敏感性，D D D D0 0 0 0 值愈大，细胞对放射愈抗拒。同一种细胞，值愈大，细胞对放射愈抗拒。同一种细胞，值愈大，细胞对放射愈抗拒。同一种细胞，值愈大，细胞对放射愈抗拒。同一种细胞，D D D D0 0 0 0值值值值的改变，标志着细胞放射敏感性的变化。的改变，标志着细胞放射敏感性的变化。的改变，标志着细胞放射敏感性的变化。的改变，标志着细胞放射敏感性的变化。第25页/共70页n n外推数N值是表示肩宽的量。如N大（比如10或12）该存活曲线就有一个宽的肩。如N

37、值小（比如1.52）则曲线的肩就小。N值反映细胞内所含放射敏感区域数，即所谓靶数。表示细胞内固有的与放射敏感性相关的参数。第26页/共70页细胞存活曲线的临床意义：细胞存活曲线的临床意义：细胞存活曲线的临床意义：细胞存活曲线的临床意义：n n1,1,研究各种细胞与放射剂量的定量关系。研究各种细胞与放射剂量的定量关系。n n2,2,比较各种因素对放射敏感性的影响。比较各种因素对放射敏感性的影响。n n3,3,观察有氧与乏氧状态下细胞放射敏感性的变化。观察有氧与乏氧状态下细胞放射敏感性的变化。n n4,4,比较不同分割照射方案的放射生物学效应，并为其提供理论依据。比较不同分割照射方案的放射生物学效

38、应，并为其提供理论依据。n n5,5,考查各种放射增敏剂的效果。考查各种放射增敏剂的效果。n n6,6,比较单纯放疗或放疗加化疗或比较单纯放疗或放疗加化疗或/和加温疗法的作用。和加温疗法的作用。n n7,7,比较不同比较不同LETLET射线的生物学效应。射线的生物学效应。n n8,8,研究细胞的各种放射损伤（致死损伤，亚致死损伤，潜在致死损伤）以及研究细胞的各种放射损伤（致死损伤，亚致死损伤，潜在致死损伤）以及损伤修复的放射生物学理论问题。损伤修复的放射生物学理论问题。第27页/共70页 放射损伤的结局放射损伤的结局放射损伤的结局放射损伤的结局:1.1.1.1.凋亡凋亡凋亡凋亡 2.2.2.2

39、.流产分裂流产分裂流产分裂流产分裂 3 3 3 3.子代细胞畸变子代细胞畸变子代细胞畸变子代细胞畸变 4 4 4 4.形态上无任何变化形态上无任何变化形态上无任何变化形态上无任何变化 5 5 5 5.有限的分裂后死亡有限的分裂后死亡有限的分裂后死亡有限的分裂后死亡 6 6 6 6.生存生存生存生存第28页/共70页 n n“四再理论四再理论”n n影响放射生物效应的因素很多，但主要的还是反影响放射生物效应的因素很多，但主要的还是反映在映在“四再理论四再理论”和和“分次照射理论分次照射理论”。n n又称为又称为“4R4R理论理论”，即，即n n放射性损伤的放射性损伤的再修复再修复（repair

40、of radiation damagerepair of radiation damage）n n细胞的细胞的再群体化再群体化（repopulation of cellrepopulation of cell）n n细胞周期内细胞周期内再分布再分布（redistribution of cell in cycleredistribution of cell in cycle）n n肿瘤内乏氧细胞肿瘤内乏氧细胞再氧合再氧合（reoxygenation of hypoxic reoxygenation of hypoxic cell in tumorscell in tumors）n n也有人提出第

41、五再也有人提出第五再再补充再补充：休止期的：休止期的GoGo细胞再细胞再补充到生长生长分数中来（补充到生长生长分数中来（recruitmentrecruitment）n n第三节肿瘤放射生物学特点第三节肿瘤放射生物学特点第三节肿瘤放射生物学特点第三节肿瘤放射生物学特点第29页/共70页n n 1.再修复 n n正常组织有再修复效应；是正常组织经照射损伤得以恢复的理论根据；但要注意区分早、晚反应组织，要注意照射方案和分次量的选择n n肿瘤组织有再修复效应；是肿瘤组织经照射后得以复发的理论依据，也是临床上增加“无效剂量”的根本原因。注意照射总量的分次量选择第30页/共70页n n放射性损伤的再修复

42、主要指的是对亚致死损伤和潜放射性损伤的再修复主要指的是对亚致死损伤和潜在致死损伤的修复，不管是在哪种作用下，同样都在致死损伤的修复，不管是在哪种作用下，同样都会存在有再修复的问题，故放射性损伤的再修复是会存在有再修复的问题，故放射性损伤的再修复是放射生物学的放射生物学的“四再四再”理论之首，不管是实验室还理论之首，不管是实验室还是放射治疗临床上这都是首先要考虑的因素之一。是放射治疗临床上这都是首先要考虑的因素之一。n n对于放射治疗工作者最关心的问题是：正常组织和对于放射治疗工作者最关心的问题是：正常组织和肿瘤组织在放射性损伤和修复上有没有什么区别？肿瘤组织在放射性损伤和修复上有没有什么区别？

43、然后再利用这之间的差异来达到最大程度上保护了然后再利用这之间的差异来达到最大程度上保护了正常的组织又最大限度上杀死了肿瘤组织。正常的组织又最大限度上杀死了肿瘤组织。细胞的细胞的再修复第31页/共70页n n细胞损伤分为三类：细胞损伤分为三类：n n亚致死损伤、潜在致死损伤、致死损伤；亚致死损伤、潜在致死损伤、致死损伤；n n首先在组织中对放射性的行为又可分为：首先在组织中对放射性的行为又可分为：n n早反应组织（早反应组织（T1/2=30minT1/2=30min如小肠上皮如小肠上皮)、n n晚反应组织（晚反应组织（T1/2=2.4hT1/2=2.4h如脊髓）如脊髓）n n两种组织对射线的反应

44、行为不一样。两种组织对射线的反应行为不一样。n n图图1 13 3表示了早反应组织和晚反应组织经放射性表示了早反应组织和晚反应组织经放射性射线照射后的细胞存活曲线。所谓早反应组织主射线照射后的细胞存活曲线。所谓早反应组织主要指的是皮肤、粘膜、造血系统和空肠等组织；要指的是皮肤、粘膜、造血系统和空肠等组织；晚反应组织指脊髓，性腺，肾，肺等。晚反应组织指脊髓，性腺，肾，肺等。2929 第32页/共70页L-Q模型模型n n型细胞死亡-细胞的损伤与照射剂量成线性关系；细胞不可修复！n n型细胞死亡-细胞的损伤与照射剂量的平方成比例关系；细胞可修复！n n两种细胞的损伤就构成单次照射后的细胞存活率，即

45、线性-平方模式又称 L-Q模式；n n/即为细胞不可修复/细胞可修复,如比值大，则修复能力低；如比值小，则修复能力强；第33页/共70页图图图图3 3 3 3 早反应组织和晚反应组织存活曲线早反应组织和晚反应组织存活曲线早反应组织和晚反应组织存活曲线早反应组织和晚反应组织存活曲线n n 在日分次量较小时（A点）射线对早反应组织损伤较重，晚反应组织较轻；但若把日分次量提高到B点时，这两种组织对射线的行为正好相反，晚反应组织损伤较重，早反应组织损伤较轻，当然损伤都比A点重。第34页/共70页2.再增殖再增殖n n正常组织：早反应组织再增殖效应明显，晚反应组织不明显。n n再增殖是正常组织经照射后得

46、以恢复的理论依据，也是肿瘤组织经照射后得以复发的理论根据。n n在保护正常组织的前提下应尽量缩短治疗总疗程第35页/共70页细胞的再增殖又叫再群体化细胞的再增殖又叫再群体化n n细胞损伤之后，细胞的增殖、分化、恢复组织原来形态的过程。细胞损伤之后，细胞的增殖、分化、恢复组织原来形态的过程。n n在照射后肿瘤内存活的克隆源细胞比照射前分裂的更快，照射在照射后肿瘤内存活的克隆源细胞比照射前分裂的更快，照射后后3-43-4周会出现加速再增殖，即使肿瘤体积仍在缩小。故不能把肿周会出现加速再增殖，即使肿瘤体积仍在缩小。故不能把肿瘤体积是否缩小作为临床疗效的唯一依据。瘤体积是否缩小作为临床疗效的唯一依据。

47、n n必须进一步考虑到放疗开始后多长时间内会发生肿瘤再生长。必须进一步考虑到放疗开始后多长时间内会发生肿瘤再生长。这是影响肿瘤控制的重要因素之一，也是加速器治疗的理论依据。这是影响肿瘤控制的重要因素之一，也是加速器治疗的理论依据。第36页/共70页对根治性放射治疗，对根治性放射治疗，对根治性放射治疗，对根治性放射治疗，肿瘤再增殖的临床应用如下：肿瘤再增殖的临床应用如下：肿瘤再增殖的临床应用如下：肿瘤再增殖的临床应用如下：n n必要的延长治疗时间对治疗不利。如每周必要的延长治疗时间对治疗不利。如每周5 5次，每次次，每次180cGy180cGy的照射比每次的照射比每次200cGy200cGy的照

48、射效果差。只有当正常的照射效果差。只有当正常组织急性反应过于严重时才可考虑组织急性反应过于严重时才可考虑180cGy/180cGy/次的分次治疗。次的分次治疗。n n()()如果由于急性反应严重，治疗期间必须有一个间隔如果由于急性反应严重，治疗期间必须有一个间隔时，则间隔时间应尽量短。时，则间隔时间应尽量短。n n()()如果不能缩短总的治疗时间，那么这种分段治疗不如果不能缩短总的治疗时间，那么这种分段治疗不是好的治疗方案。是好的治疗方案。n n()()由于非医疗原因的治疗间断（如机器故障，节假日由于非医疗原因的治疗间断（如机器故障，节假日等），有时需追加治疗，对根治性的治疗病例可在等），有时

49、需追加治疗，对根治性的治疗病例可在1 1天内天内给两次治疗。给两次治疗。n n()()增殖快的肿瘤必须给以快速治疗。对于增殖系数很增殖快的肿瘤必须给以快速治疗。对于增殖系数很高的肿瘤，不论其生长速度如何，都要进行加速治疗。高的肿瘤，不论其生长速度如何，都要进行加速治疗。实际上，所有的肿瘤治疗都应该尽快完成，因为在治疗实际上，所有的肿瘤治疗都应该尽快完成，因为在治疗期间即使再增殖不明显，肿瘤也都有增殖。即使肿瘤在期间即使再增殖不明显，肿瘤也都有增殖。即使肿瘤在治疗期间消退，也不表明没有增殖，这可能是细胞丢失治疗期间消退，也不表明没有增殖，这可能是细胞丢失因子很高的缘故。往往是消退很快的肿瘤它会很

50、快发生因子很高的缘故。往往是消退很快的肿瘤它会很快发生再增殖。再增殖。第37页/共70页3.再氧合再氧合n n正常组织一般无此效应n n肿瘤组织n n1有再氧合效应n n2会增加肿瘤组织对放射性的敏感性，产生“自述增敏”的效应n n3照射时间间隔一般大于6小时即可，这也是超分割治疗和加速治疗时间间隔选取的理论依据第38页/共70页肿瘤内乏氧细胞再氧合肿瘤内乏氧细胞再氧合n n从射线电离性的生物效应中得知，在有氧情况下，能使氢自由基变成双氧水，从射线电离性的生物效应中得知，在有氧情况下，能使氢自由基变成双氧水，能使有氧自由基变成有机过氧基，这些能对生物体造成更大的伤害。能使有氧自由基变成有机过氧