第十三讲肿瘤放射生物学培训课程课件

第十三讲肿瘤放射生物学第十三讲肿瘤放射生物学1优选第十三讲肿瘤放射生物学优选第十三讲肿瘤放射生物学2引言放射生物学是一门关注电离辐射对生物组织和生命组织及生命有机体作用的分支科学，涉及两个范畴放射物理学和生物学。体细胞的分类干细胞，能自我更新并产生分化细胞群（如造血系统、表皮和小肠被覆粘膜）转化细胞，这些细胞动态的进入另一个细胞群（如网织细胞分化为红细胞）成熟细胞，是完全分化了的失去有丝分裂活力的细胞。引言放射生物学是一门关注电离辐射对生物组织和生命组织及生命有3一、放射生物学中辐射的类型线性能量传递（LET）运动的带电粒子穿过介质时能量的丢失。在介质中带电粒子的LET是dE/dL的商。在此dE是特定能量的带电粒子在dL的传递距离中所给予介质的局部平均能量。单位KeV/um。一、放射生物学中辐射的类型线性能量传递（LET）运动的带电粒4二、细胞周期和细胞死亡①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞；②DNA合成期（S），晚S期细胞通常具有较大的放射耐受性；③若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对更耐受，其后渐渐敏感，G1末期相对更敏感；④G2期细胞通常较敏感，其敏感性与M期的细胞相似；二、细胞周期和细胞死亡①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂5射线对细胞周期的影响G1期抑制一般来说，在快速分裂的细胞中，照射并不影响G1到S，在缓慢分裂的细胞中，照射可使G1到S减慢。G1抑制与细胞内的P53有关。S期延长辐射可引起细胞缓慢通过S期，主要是由于DNA合成受到抑制的缘故。G2期阻滞细胞受照后有丝分裂指数立即下降，因为细胞进入G2期后受到完全而短暂的阻滞。不同细胞周期的放射敏感性G2/M最敏感，G1早期相对抗拒，G1末期相对敏感，S期最抗拒。射线对细胞周期的影响G1期抑制一般来说，在快速分裂的细胞6三、细胞的照射电离辐射的直接作用和间接作用直接作用是指辐射直接与细胞的关键靶相互作用。靶原子本身通过库伦相互作用被电离或激发，导致物理和化学的连锁事件，最后发生生物损伤。三、细胞的照射电离辐射的直接作用和间接作用直接作用是指辐射直7线性能量传递（LET）运动的带电粒子穿过介质时能量的丢失。适应性反应受刺激的受照射细胞对后续照射的再次作用变德更耐受；缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。早、晚反应组织与总治疗时间临床放射治疗中的非常规分割治疗S是照射剂量为D时的细胞存活率。早反应组织修复能力低，α/β高，晚反应组织修复能力强，α/β低。①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞；缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。多靶单击模型认为，一个细胞有几个靶，这些靶都是相同的，只有当所有的靶都失活，细胞才会死亡。特点通过缩短治疗时间而抑制肿瘤细胞的加速在增殖。衡量亚致死性损伤的修复的指标如小肠上皮细胞，属于早反应组织，T1/2为0.三、氧效应和乏氧细胞的再氧合降低分次剂量会增加组织的放射耐受性。早反应组织和大多数肿瘤的α/β值大（约10Gy），晚反应组织的α/β值小（约3Gy）基因组的不稳定辐射诱导的基因组不稳定会导致延后的再繁殖失败；晚反应组织细胞更新慢，照射后损伤出现慢。4Rs细胞损伤的修复（repairofradiationdamage）、细胞周期重新分布（redistributionwiththecellcycle）、氧效应及乏氧细胞再氧化（theoxygendffectandreoxygenation）、再群体化即再增殖（repopulation，reproliferation）潜在致死性损伤指在正常状态下应当在照射后死亡的细胞，若在照射后置于适当的条件下由于损伤修复而又可以存活的现象。间接作用是指辐射与细胞内的其他分子或原子（主要是水，细胞成分的85%为水）相互作用，产生自由基，在细胞里自由基通过扩散损伤细胞内的关键靶。在辐射与水的相互过程中产生寿命极短的活化自由基，自由基可顺序引起细胞内关键靶的损伤。线性能量传递（LET）运动的带电粒子穿过介质时能量的丢失。间8辐射诱导的DNA损伤和修复DNA是引起一系列放射生物学效应（包括细胞死亡、突变和致癌作用）的关键靶。射线对DNA的损伤包括单链断裂和双链断裂。细胞受X射线照射后会发生许多单链断裂。然而在完整的DNA，单链断裂对细胞杀灭几乎没有什么作用，因为它们很容易以对侧的互补链为模板而使损伤得到修复，但如果是错误的修复则可能产生突变。DNA的两条链都发生断裂，但彼此的分开的（间隔一段距离），也很容易发生修复，因两处断裂的修复是分别进行的。相反，如果两条链的断裂发生在对侧互补碱基位置上，或间隔几个碱基对，这时可能会发生双链断裂，从而导致染色体折成两段。双链断裂被认为是电离辐射在染色体上所致的最关键的损伤，两个双链断裂的相互作用可以导致细胞的死亡、突变致癌作用。辐射诱导的DNA损伤和修复DNA是引起一系列放射生物学效应（9直接作用是高LET粒子与生物物质相互作用的主要过程。低LET辐射（稀疏电离辐射），如X射线或电子线约2/3的生物损伤是由间接作用所致。间接作用可被化学增敏剂或辐射防护剂修饰。间接作用过程初级光子相互作用（光电效应，康普顿效应和电子对效应）产生高能电子；运动的高能电子穿过组织与水产生自由基自由基可造成DNA因化学键断裂所引起的变化；化学键变化导致生物效应；直接作用是高LET粒子与生物物质相互作用的主要过程。10③若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对更耐受，其后渐渐敏感，G1末期相对更敏感；5小时左右，照射后3小时即完成损伤修复。基因组的不稳定辐射诱导的基因组不稳定会导致延后的再繁殖失败；S是照射剂量为D时的细胞存活率。靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.α型损伤是致死性损伤，β型损伤是亚致死性，可修复的。α/β代表了细胞修复能力的大小。适应性反应受刺激的受照射细胞对后续照射的再次作用变德更耐受；一、放射生物学中辐射的类型缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。晚反应组织更新慢，在照射期间一般不发生代偿性增殖，因此对总治疗时间不敏感。旁观者效应受照射细胞可传送信号给邻近的未照射细胞，诱导这些细胞发生遗传学上的损伤；凋亡细胞在分裂前死亡或破碎后形成小体被邻近细胞所吞噬；S是照射剂量为D时的细胞存活率。三、氧效应和乏氧细胞的再氧合不同细胞周期的放射敏感性G2/M最敏感，G1早期相对抗拒，G1末期相对敏感，S期最抗拒。α/β值α/β值代表了修复的能力。α型损伤是致死性损伤，β型损伤是亚致死性，可修复的。α/β值越大，说明发生的亚致死性损伤越少，即发生修复的机会和能力越小。早反应组织修复能力低，α/β高，晚反应组织修复能力强，α/β低。③若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对更耐受，其后渐渐敏11早反应组织和晚反应组织早反应组织细胞更新快，因此照射后损伤很快会表现出来。这类组织α/β值通常比较高。损伤之后是以活跃增殖来维持组织中的细胞数量的稳定并使损伤得到修复。早期反应组织是机体内分裂、增殖活跃并对放射线早期反应强烈的组织，如上皮、粘膜、骨髓、精原细胞等晚反应组织细胞更新慢，照射后损伤出现慢。α/β值比较低。晚反应组织指机体内那些无再增殖能力，损伤后仅以修复代偿其正常功能的细胞组织，如脊髓、肾、肺、肝、骨和脉管系统等。早反应组织和晚反应组织早反应组织细胞更新快，因此照射后损伤很12早、晚反应组织与分次剂量晚反应组织的损伤程度与分次剂量密切相关，分次剂量越大，损伤越严重。后期并发症越严重。降低分次剂量会增加组织的放射耐受性。早、晚反应组织与分次剂量晚反应组织的损伤程度与分次剂量密切相13早、晚反应组织与总治疗时间晚反应组织更新慢，在照射期间一般不发生代偿性增殖，因此对总治疗时间不敏感。总治疗时间与肿瘤的控制率密切相关，因为肿瘤存在照射后的再增殖即在群体化。缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。早反应组织类似于肿瘤组织，亦存在再增殖，且在增殖有利于正常组织的修复。缩短治疗时间会加重早反应组织的损伤。早、晚反应组织与总治疗时间晚反应组织更新慢，在照射期间一般不14受照射细胞的9种命运没有效应；分裂延缓细胞的分裂进程延缓；凋亡细胞在分裂前死亡或破碎后形成小体被邻近细胞所吞噬；再繁殖失败细胞在试图进行第一次或后续有丝分裂时死亡；基因组的不稳定辐射诱导的基因组不稳定会导致延后的再繁殖失败；突变细胞活着，但保留着突变；变异细胞活着，但突变所致的变异显形可能致癌；旁观者效应受照射细胞可传送信号给邻近的未照射细胞，诱导这些细胞发生遗传学上的损伤；适应性反应受刺激的受照射细胞对后续照射的再次作用变德更耐受；受照射细胞的9种命运没有效应；15分次放射治疗的生物学基础4Rs细胞损伤的修复（repairofradiationdamage）、细胞周期重新分布（redistributionwiththecellcycle）、氧效应及乏氧细胞再氧化（theoxygendffectandreoxygenation）、再群体化即再增殖（repopulation，reproliferation）分次放射治疗的生物学基础4Rs细胞损伤的修复（repair16主要发生在早反应组织和肿瘤组织。早反应组织和大多数肿瘤的α/β值大（约10Gy），晚反应组织的α/β值小（约3Gy）缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。3）受照得细胞是具有不同放射敏感性的几种细胞的混合体在分次照射间期，一部分乏氧细胞又重新氧合。间接作用可被化学增敏剂或辐射防护剂修饰。一、放射生物学中辐射的类型但后期反应组织如肾小管，却要在照射后很长一段时间才会产生细胞的增殖。4）照射后细胞的再修复作用，以及代谢过程继发效应影响生物效应的观察4Rs细胞损伤的修复（repairofradiationdamage）、细胞周期重新分布（redistributionwiththecellcycle）、氧效应及乏氧细胞再氧化（theoxygendffectandreoxygenation）、再群体化即再增殖（repopulation，reproliferation）小肠上皮细胞在照射后24小时开始增殖，结肠和胃则晚一些。缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。致死性损伤受照射后细胞完全丧失了分裂增殖的能力，是一种不可能修复不可逆的损伤早、晚反应组织与总治疗时间细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。一、放射生物学中辐射的类型主要发生在早反应组织和肿瘤组织。细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。1）现有的α/β多数是离体细胞或动物试验的结果，与临床有一定的差距。辐射损伤的时间标尺主要发生在早反应组织和肿瘤组织。辐射损伤的时间标尺17一、细胞放射治疗的修复辐射损伤的类型1.致死性损伤受照射后细胞完全丧失了分裂增殖的能力，是一种不可能修复不可逆的损伤2.亚致死性损伤细胞受照射后，细胞的部分靶而不是全部靶被击中，通常指单链断裂。可以修复。3.潜在致死性损伤指在正常状态下应当在照射后死亡的细胞，若在照射后置于适当的条件下由于损伤修复而又可以存活的现象。但若得不到适宜的环境和条件则将转化为不可逆的损伤。一、细胞放射治疗的修复辐射损伤的类型18细胞放射损伤的修复亚致死性损伤的修复(sublethaldamagerepair,SLDR)指将某一既定单次照射剂量分成间隔一定时间的两次后，所观察到的存活细胞增加的现象。低LET射线照射后才有亚致死性损伤及其修复。细胞放射损伤的修复亚致死性损伤的修复(sublethal19衡量亚致死性损伤的修复的指标T1/2亚致死损伤半修复时间，50%细胞损伤修复所需要的时间。不同组织T1/2是不同的。T1/2代表了修复的速度。如小肠上皮细胞，属于早反应组织，T1/2为0.5小时左右，照射后3小时即完成损伤修复。脊髓属于晚反应组织，T1/2大约2.4小时，照射后大约24小时才完成修复。α/β值衡量亚致死性损伤的修复的指标20潜在致死性损伤修复(protentiallethaldamagerepare,PLDR)细胞在单次剂量照射后如仍处于非增殖状态（缺氧或生长在相互抑制的情况下），它们的存活率就较照射后处于增殖状态的细胞高。主要原因是在照射后应死亡的细胞，由于照射后处于非增殖状态而使细胞有更多的时间来修复DNA损伤。PLDR的临床意义1.可能增加非增殖性细胞群（如晚反应组织）的耐受量。2.可能是某些增殖慢的肿瘤产生放射抗拒性的原因之一。潜在致死性损伤修复(protentiallethalda21二、细胞周期的再分布不同的细胞周期有不同的放射敏感性，在每次放射治疗时，只能杀伤相对敏感的细胞群，而剩下相对抗拒的细胞。分次照射中，存在着处于相对放射抗拒期细胞向放射敏感时相分布的现象，有助于提高射线的杀伤效果。二、细胞周期的再分布不同的细胞周期有不同的放射敏感性，在每次22三、氧效应和乏氧细胞的再氧合氧效应氧在放射线和生物体相互作用中所起的作用。氧增强比在乏氧及空气情况下达到相等生物效应所需的照射剂量之比。三、氧效应和乏氧细胞的再氧合氧效应氧在放射线和生物体相互作用23乏氧细胞主要存在于肿瘤细胞组织中。乏氧细胞的存在主要有以下两个原因慢性乏氧由于肿瘤细胞离开血管较远，而氧的扩散距离有限，因而使离开血管较远的肿瘤不能得到充足的营养物质和氧供应，导致这部分肿瘤细胞内的氧含量下降而形成乏氧状态。急性乏氧由于肿瘤内血管痉挛或细胞阻塞而导致血管周围的肿瘤细胞处于乏氧状态。乏氧细胞的再氧合不同肿瘤细胞中存在不同比例的乏氧细胞，照射时，射线杀死全部的有氧细胞，剩下乏氧细胞。在分次照射间期，一部分乏氧细胞又重新氧合。因此，分次照射可以增加对乏氧细胞的杀伤，使OER下降乏氧细胞主要存在于肿瘤细胞组织中。乏氧细胞的存在主要有以下两24乏氧细胞的存在主要有以下两个原因慢性乏氧由于肿瘤细胞离开血管较远，而氧的扩散距离有限，因而使离开血管较远的肿瘤不能得到充足的营养物质和氧供应，导致这部分肿瘤细胞内的氧含量下降而形成乏氧状态。在分次照射间期，一部分乏氧细胞又重新氧合。特点通过缩短治疗时间而抑制肿瘤细胞的加速在增殖。细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。早反应组织修复能力低，α/β高，晚反应组织修复能力强，α/β低。早、晚反应组织与分次剂量α/β代表了细胞修复能力的大小。缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。脊髓属于晚反应组织，T1/2大约2.相反，如果两条链的断裂发生在对侧互补碱基位置上，或间隔几个碱基对，这时可能会发生双链断裂，从而导致染色体折成两段。在此剂量点，单击所致的细胞损伤与双击所致的细胞损伤的贡献相等。单击学说:生物大分子或细胞的敏感靶区被电离粒子击中一次,即足以引起生物大分子的失活或细胞的死亡.①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞；可能增加非增殖性细胞群（如晚反应组织）的耐受量。降低分次剂量会增加组织的放射耐受性。降低分次剂量会增加组织的放射耐受性。适应性反应受刺激的受照射细胞对后续照射的再次作用变德更耐受；在分次照射间期，一部分乏氧细胞又重新氧合。单靶单击模型:SF=eαD或SF=eD/D0D0=1/α晚反应组织更新慢，在照射期间一般不发生代偿性增殖，因此对总治疗时间不敏感。G1期抑制一般来说，在快速分裂的细胞中，照射并不影响G1到S，在缓慢分裂的细胞中，照射可使G1到S减慢。四、再群体化定义损伤之后，组织的干细胞在机体的调节机制的作用下，增殖、分化、恢复组织原来形态的过程。主要发生在早反应组织和肿瘤组织。早反应组织在照射开始后很快产生细胞的增殖。小肠上皮细胞在照射后24小时开始增殖，结肠和胃则晚一些。但后期反应组织如肾小管，却要在照射后很长一段时间才会产生细胞的增殖。口腔粘膜炎症于常规照射开始后的1421天出现，可是细胞的增殖却于1021天开始，细胞的增殖能增加正常组织的耐受性，相当于平均每天1Gy。乏氧细胞的存在主要有以下两个原因慢性乏氧由于肿瘤细胞离开血管25细胞存活曲线细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。细胞存活的概念细胞存活受照射后细胞是否保留无限增殖的能力，即具有再增殖的完整性。在离体细胞培养中，细胞群经照射后，能分裂繁殖成一个大于50个细胞的细胞群的细胞称为克隆源性细胞，即有增殖能力的细胞。细胞存活曲线细胞存活曲线（cellsurvivalcur26一、指数存活曲线单靶单击模型:SF=eαD或SF=eD/D0D0=1/α靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.目前认为,DNA是辐射作用的关键靶单击学说:生物大分子或细胞的敏感靶区被电离粒子击中一次,即足以引起生物大分子的失活或细胞的死亡.一、指数存活曲线单靶单击模型:SF=eαD或SF=eD/D27二、非指数存活曲线包括多靶单击模型线性二次模型。二、非指数存活曲线包括28多靶单击模型多靶单击模型认为，一个细胞有几个靶，这些靶都是相同的，只有当所有的靶都失活，细胞才会死亡。SF=1(1ekD)NN值外推数(extrapolationnumber).指细胞内所含的放射敏感性的区域数，即靶数。SF2细胞在2Gy照射后的细胞存活率。多靶单击模型多靶单击模型认为，一个细胞有几个靶，这些靶都是相29靶学说的适用范围靶学说基本上适用于生物大分子受到电离辐射产生的电离粒子的直接作用所致的效应。以下情况不适用1）由放射间接作用引起的生物效应2）由外来的物质或因素，如放射防护剂、放射增敏剂或氧效应等时，影响了射线的原初损伤3）受照得细胞是具有不同放射敏感性的几种细胞的混合体4）照射后细胞的再修复作用，以及代谢过程继发效应影响生物效应的观察靶学说的适用范围靶学说基本上适用于生物大分子受到电离辐射产生30线性二次模型此模式认为，细胞的杀灭分为两个部分，一部分为单击所致的细胞死亡，即不可修复的细胞死亡，此部分与照射剂量成正比；另一部分为双击或多击所致的细胞死亡，即可修复的细胞损伤部分，此部分与照射剂量的平方成比例。S=eαDβD2S是照射剂量为D时的细胞存活率。αβ是两个常数，α代表了单击所致的细胞死亡，β代表了双击所致的细胞损伤。α/β代表了细胞修复能力的大小。在此剂量点，单击所致的细胞损伤与双击所致的细胞损伤的贡献相等。α/β比值的意义在于反映了组织生物效应受分次剂量改变的影响程度。早反应组织和大多数肿瘤的α/β值大（约10Gy），晚反应组织的α/β值小（约3Gy）线性二次模型此模式认为，细胞的杀灭分为两个部分，一部分为单击31LQ模式的局限性1）现有的α/β多数是离体细胞或动物试验的结果，与临床有一定的差距。2）一般仅适合单次剂量在210Gy的剂量范围内使用，特别要注意当分次剂量〈2Gy时，运用这一模式估计重要组织如脊髓生物效应有过量的危险。3）α/β值的动物模型限制条件是假定被照射的靶细胞的亚致死性损伤完全修复，并且没有细胞在增殖，与临床不符。LQ模式的局限性1）现有的α/β多数是离体细胞或动物试验的结32临床放射治疗中的非常规分割治疗超分割放射治疗定义每次量低于常规分割，每天照射2~3次，间隔≥6小时，总剂量增加15~20%，总治疗时间接近于常规照射。特点降低分次剂量，减轻晚期反应。Df转折剂量，在总剂量不变的情况下，随着分次剂量的下降，细胞的存活率增加，当分次剂量下降到不再引起细胞存活分数改变时的剂量称为Df。临床放射治疗中的非常规分割治疗超分割放射治疗定义每次量低于常33加速治疗定义在1/2常规照射治疗的总时间内，通过一天照射2次或多次的方式，给予与常规相同的总剂量。特点通过缩短治疗时间而抑制肿瘤细胞的加速在增殖。效果局控率增加，急性反应、晚期反应均增加。少用加速治疗定义在1/2常规照射治疗的总时间内，通过一天照射2次34G2期阻滞细胞受照后有丝分裂指数立即下降，因为细胞进入G2期后受到完全而短暂的阻滞。靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.在此剂量点，单击所致的细胞损伤与双击所致的细胞损伤的贡献相等。不同细胞周期的放射敏感性G2/M最敏感，G1早期相对抗拒，G1末期相对敏感，S期最抗拒。衡量亚致死性损伤的修复的指标③若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对更耐受，其后渐渐敏感，G1末期相对更敏感；直接作用是高LET粒子与生物物质相互作用的主要过程。小肠上皮细胞在照射后24小时开始增殖，结肠和胃则晚一些。T1/2亚致死损伤半修复时间，50%细胞损伤修复所需要的时间。口腔粘膜炎症于常规照射开始后的1421天出现，可是细胞的增殖却于1021天开始，细胞的增殖能增加正常组织的耐受性，相当于平均每天1Gy。靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.口腔粘膜炎症于常规照射开始后的1421天出现，可是细胞的增殖却于1021天开始，细胞的增殖能增加正常组织的耐受性，相当于平均每天1Gy。射线对DNA的损伤包括单链断裂和双链断裂。乏氧细胞的再氧合不同肿瘤细胞中存在不同比例的乏氧细胞，照射时，射线杀死全部的有氧细胞，剩下乏氧细胞。晚反应组织更新慢，在照射期间一般不发生代偿性增殖，因此对总治疗时间不敏感。晚反应组织细胞更新慢，照射后损伤出现慢。T1/2代表了修复的速度。早反应组织类似于肿瘤组织，亦存在再增殖，且在增殖有利于正常组织的修复。细胞在单次剂量照射后如仍处于非增殖状态（缺氧或生长在相互抑制的情况下），它们的存活率就较照射后处于增殖状态的细胞高。缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。三、氧效应和乏氧细胞的再氧合间接作用可被化学增敏剂或辐射防护剂修饰。4Rs细胞损伤的修复（repairofradiationdamage）、细胞周期重新分布（redistributionwiththecellcycle）、氧效应及乏氧细胞再氧化（theoxygendffectandreoxygenation）、再群体化即再增殖（repopulation，reproliferation）潜在致死性损伤指在正常状态下应当在照射后死亡的细胞，若在照射后置于适当的条件下由于损伤修复而又可以存活的现象。成熟细胞，是完全分化了的失去有丝分裂活力的细胞。多靶单击模型认为，一个细胞有几个靶，这些靶都是相同的，只有当所有的靶都失活，细胞才会死亡。射线对DNA的损伤包括单链断裂和双链断裂。早、晚反应组织与分次剂量细胞在单次剂量照射后如仍处于非增殖状态（缺氧或生长在相互抑制的情况下），它们的存活率就较照射后处于增殖状态的细胞高。特点通过缩短治疗时间而抑制肿瘤细胞的加速在增殖。T1/2亚致死损伤半修复时间，50%细胞损伤修复所需要的时间。早反应组织修复能力低，α/β高，晚反应组织修复能力强，α/β低。特点降低分次剂量减轻晚期反应，缩短治疗时间抑制肿瘤增殖。衡量亚致死性损伤的修复的指标主要发生在早反应组织和肿瘤组织。4）照射后细胞的再修复作用，以及代谢过程继发效应影响生物效应的观察分裂延缓细胞的分裂进程延缓；4）照射后细胞的再修复作用，以及代谢过程继发效应影响生物效应的观察G2期阻滞细胞受照后有丝分裂指数立即下降，因为细胞进入G2期后受到完全而短暂的阻滞。4小时，照射后大约24小时才完成修复。直接作用是高LET粒子与生物物质相互作用的主要过程。特点降低分次剂量减轻晚期反应，缩短治疗时间抑制肿瘤增殖。三、氧效应和乏氧细胞的再氧合细胞存活受照射后细胞是否保留无限增殖的能力，即具有再增殖的完整性。不同细胞周期的放射敏感性G2/M最敏感，G1早期相对抗拒，G1末期相对敏感，S期最抗拒。小肠上皮细胞在照射后24小时开始增殖，结肠和胃则晚一些。一、放射生物学中辐射的类型这类组织α/β值通常比较高。转化细胞，这些细胞动态的进入另一个细胞群（如网织细胞分化为红细胞）α/β代表了细胞修复能力的大小。靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.在离体细胞培养中，细胞群经照射后，能分裂繁殖成一个大于50个细胞的细胞群的细胞称为克隆源性细胞，即有增殖能力的细胞。T1/2代表了修复的速度。3）受照得细胞是具有不同放射敏感性的几种细胞的混合体如小肠上皮细胞，属于早反应组织，T1/2为0.损伤之后是以活跃增殖来维持组织中的细胞数量的稳定并使损伤得到修复。一、细胞放射治疗的修复线性能量传递（LET）运动的带电粒子穿过介质时能量的丢失。早期反应组织是机体内分裂、增殖活跃并对放射线早期反应强烈的组织，如上皮、粘膜、骨髓、精原细胞等射线对DNA的损伤包括单链断裂和双链断裂。DNA的两条链都发生断裂，但彼此的分开的（间隔一段距离），也很容易发生修复，因两处断裂的修复是分别进行的。线性能量传递（LET）运动的带电粒子穿过介质时能量的丢失。细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。定义损伤之后，组织的干细胞在机体的调节机制的作用下，增殖、分化、恢复组织原来形态的过程。一、放射生物学中辐射的类型SF2细胞在2Gy照射后的细胞存活率。单靶单击模型:SF=eαD或SF=eD/D0D0=1/α晚反应组织细胞更新慢，照射后损伤出现慢。凋亡细胞在分裂前死亡或破碎后形成小体被邻近细胞所吞噬；4Rs细胞损伤的修复（repairofradiationdamage）、细胞周期重新分布（redistributionwiththecellcycle）、氧效应及乏氧细胞再氧化（theoxygendffectandreoxygenation）、再群体化即再增殖（repopulation，reproliferation）G1期抑制一般来说，在快速分裂的细胞中，照射并不影响G1到S，在缓慢分裂的细胞中，照射可使G1到S减慢。射线对DNA的损伤包括单链断裂和双链断裂。临床放射治疗中的非常规分割治疗再繁殖失败细胞在试图进行第一次或后续有丝分裂时死亡；α/β代表了细胞修复能力的大小。射线对DNA的损伤包括单链断裂和双链断裂。直接作用是高LET粒子与生物物质相互作用的主要过程。①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞；加速治疗定义在1/2常规照射治疗的总时间内，通过一天照射2次或多次的方式，给予与常规相同的总剂量。衡量亚致死性损伤的修复的指标连续加速超分割特点降低分次剂量减轻晚期反应，缩短治疗时间抑制肿瘤增殖。结果1.肿瘤局控率好，2.急性反应明显，但发生在治疗完成之后，3.大部分晚期反应可以接受，脊髓例外G2期阻滞细胞受照后有丝分裂指数立即下降，因为细胞进入G2期35第十三讲肿瘤放射生物学第十三讲肿瘤放射生物学36优选第十三讲肿瘤放射生物学优选第十三讲肿瘤放射生物学37引言放射生物学是一门关注电离辐射对生物组织和生命组织及生命有机体作用的分支科学，涉及两个范畴放射物理学和生物学。体细胞的分类干细胞，能自我更新并产生分化细胞群（如造血系统、表皮和小肠被覆粘膜）转化细胞，这些细胞动态的进入另一个细胞群（如网织细胞分化为红细胞）成熟细胞，是完全分化了的失去有丝分裂活力的细胞。引言放射生物学是一门关注电离辐射对生物组织和生命组织及生命有38一、放射生物学中辐射的类型线性能量传递（LET）运动的带电粒子穿过介质时能量的丢失。在介质中带电粒子的LET是dE/dL的商。在此dE是特定能量的带电粒子在dL的传递距离中所给予介质的局部平均能量。单位KeV/um。一、放射生物学中辐射的类型线性能量传递（LET）运动的带电粒39二、细胞周期和细胞死亡①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞；②DNA合成期（S），晚S期细胞通常具有较大的放射耐受性；③若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对更耐受，其后渐渐敏感，G1末期相对更敏感；④G2期细胞通常较敏感，其敏感性与M期的细胞相似；二、细胞周期和细胞死亡①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂40射线对细胞周期的影响G1期抑制一般来说，在快速分裂的细胞中，照射并不影响G1到S，在缓慢分裂的细胞中，照射可使G1到S减慢。G1抑制与细胞内的P53有关。S期延长辐射可引起细胞缓慢通过S期，主要是由于DNA合成受到抑制的缘故。G2期阻滞细胞受照后有丝分裂指数立即下降，因为细胞进入G2期后受到完全而短暂的阻滞。不同细胞周期的放射敏感性G2/M最敏感，G1早期相对抗拒，G1末期相对敏感，S期最抗拒。射线对细胞周期的影响G1期抑制一般来说，在快速分裂的细胞41三、细胞的照射电离辐射的直接作用和间接作用直接作用是指辐射直接与细胞的关键靶相互作用。靶原子本身通过库伦相互作用被电离或激发，导致物理和化学的连锁事件，最后发生生物损伤。三、细胞的照射电离辐射的直接作用和间接作用直接作用是指辐射直42线性能量传递（LET）运动的带电粒子穿过介质时能量的丢失。适应性反应受刺激的受照射细胞对后续照射的再次作用变德更耐受；缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。早、晚反应组织与总治疗时间临床放射治疗中的非常规分割治疗S是照射剂量为D时的细胞存活率。早反应组织修复能力低，α/β高，晚反应组织修复能力强，α/β低。①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞；缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。多靶单击模型认为，一个细胞有几个靶，这些靶都是相同的，只有当所有的靶都失活，细胞才会死亡。特点通过缩短治疗时间而抑制肿瘤细胞的加速在增殖。衡量亚致死性损伤的修复的指标如小肠上皮细胞，属于早反应组织，T1/2为0.三、氧效应和乏氧细胞的再氧合降低分次剂量会增加组织的放射耐受性。早反应组织和大多数肿瘤的α/β值大（约10Gy），晚反应组织的α/β值小（约3Gy）基因组的不稳定辐射诱导的基因组不稳定会导致延后的再繁殖失败；晚反应组织细胞更新慢，照射后损伤出现慢。4Rs细胞损伤的修复（repairofradiationdamage）、细胞周期重新分布（redistributionwiththecellcycle）、氧效应及乏氧细胞再氧化（theoxygendffectandreoxygenation）、再群体化即再增殖（repopulation，reproliferation）潜在致死性损伤指在正常状态下应当在照射后死亡的细胞，若在照射后置于适当的条件下由于损伤修复而又可以存活的现象。间接作用是指辐射与细胞内的其他分子或原子（主要是水，细胞成分的85%为水）相互作用，产生自由基，在细胞里自由基通过扩散损伤细胞内的关键靶。在辐射与水的相互过程中产生寿命极短的活化自由基，自由基可顺序引起细胞内关键靶的损伤。线性能量传递（LET）运动的带电粒子穿过介质时能量的丢失。间43辐射诱导的DNA损伤和修复DNA是引起一系列放射生物学效应（包括细胞死亡、突变和致癌作用）的关键靶。射线对DNA的损伤包括单链断裂和双链断裂。细胞受X射线照射后会发生许多单链断裂。然而在完整的DNA，单链断裂对细胞杀灭几乎没有什么作用，因为它们很容易以对侧的互补链为模板而使损伤得到修复，但如果是错误的修复则可能产生突变。DNA的两条链都发生断裂，但彼此的分开的（间隔一段距离），也很容易发生修复，因两处断裂的修复是分别进行的。相反，如果两条链的断裂发生在对侧互补碱基位置上，或间隔几个碱基对，这时可能会发生双链断裂，从而导致染色体折成两段。双链断裂被认为是电离辐射在染色体上所致的最关键的损伤，两个双链断裂的相互作用可以导致细胞的死亡、突变致癌作用。辐射诱导的DNA损伤和修复DNA是引起一系列放射生物学效应（44直接作用是高LET粒子与生物物质相互作用的主要过程。低LET辐射（稀疏电离辐射），如X射线或电子线约2/3的生物损伤是由间接作用所致。间接作用可被化学增敏剂或辐射防护剂修饰。间接作用过程初级光子相互作用（光电效应，康普顿效应和电子对效应）产生高能电子；运动的高能电子穿过组织与水产生自由基自由基可造成DNA因化学键断裂所引起的变化；化学键变化导致生物效应；直接作用是高LET粒子与生物物质相互作用的主要过程。45③若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对更耐受，其后渐渐敏感，G1末期相对更敏感；5小时左右，照射后3小时即完成损伤修复。基因组的不稳定辐射诱导的基因组不稳定会导致延后的再繁殖失败；S是照射剂量为D时的细胞存活率。靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.α型损伤是致死性损伤，β型损伤是亚致死性，可修复的。α/β代表了细胞修复能力的大小。适应性反应受刺激的受照射细胞对后续照射的再次作用变德更耐受；一、放射生物学中辐射的类型缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。晚反应组织更新慢，在照射期间一般不发生代偿性增殖，因此对总治疗时间不敏感。旁观者效应受照射细胞可传送信号给邻近的未照射细胞，诱导这些细胞发生遗传学上的损伤；凋亡细胞在分裂前死亡或破碎后形成小体被邻近细胞所吞噬；S是照射剂量为D时的细胞存活率。三、氧效应和乏氧细胞的再氧合不同细胞周期的放射敏感性G2/M最敏感，G1早期相对抗拒，G1末期相对敏感，S期最抗拒。α/β值α/β值代表了修复的能力。α型损伤是致死性损伤，β型损伤是亚致死性，可修复的。α/β值越大，说明发生的亚致死性损伤越少，即发生修复的机会和能力越小。早反应组织修复能力低，α/β高，晚反应组织修复能力强，α/β低。③若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对更耐受，其后渐渐敏46早反应组织和晚反应组织早反应组织细胞更新快，因此照射后损伤很快会表现出来。这类组织α/β值通常比较高。损伤之后是以活跃增殖来维持组织中的细胞数量的稳定并使损伤得到修复。早期反应组织是机体内分裂、增殖活跃并对放射线早期反应强烈的组织，如上皮、粘膜、骨髓、精原细胞等晚反应组织细胞更新慢，照射后损伤出现慢。α/β值比较低。晚反应组织指机体内那些无再增殖能力，损伤后仅以修复代偿其正常功能的细胞组织，如脊髓、肾、肺、肝、骨和脉管系统等。早反应组织和晚反应组织早反应组织细胞更新快，因此照射后损伤很47早、晚反应组织与分次剂量晚反应组织的损伤程度与分次剂量密切相关，分次剂量越大，损伤越严重。后期并发症越严重。降低分次剂量会增加组织的放射耐受性。早、晚反应组织与分次剂量晚反应组织的损伤程度与分次剂量密切相48早、晚反应组织与总治疗时间晚反应组织更新慢，在照射期间一般不发生代偿性增殖，因此对总治疗时间不敏感。总治疗时间与肿瘤的控制率密切相关，因为肿瘤存在照射后的再增殖即在群体化。缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。早反应组织类似于肿瘤组织，亦存在再增殖，且在增殖有利于正常组织的修复。缩短治疗时间会加重早反应组织的损伤。早、晚反应组织与总治疗时间晚反应组织更新慢，在照射期间一般不49受照射细胞的9种命运没有效应；分裂延缓细胞的分裂进程延缓；凋亡细胞在分裂前死亡或破碎后形成小体被邻近细胞所吞噬；再繁殖失败细胞在试图进行第一次或后续有丝分裂时死亡；基因组的不稳定辐射诱导的基因组不稳定会导致延后的再繁殖失败；突变细胞活着，但保留着突变；变异细胞活着，但突变所致的变异显形可能致癌；旁观者效应受照射细胞可传送信号给邻近的未照射细胞，诱导这些细胞发生遗传学上的损伤；适应性反应受刺激的受照射细胞对后续照射的再次作用变德更耐受；受照射细胞的9种命运没有效应；50分次放射治疗的生物学基础4Rs细胞损伤的修复（repairofradiationdamage）、细胞周期重新分布（redistributionwiththecellcycle）、氧效应及乏氧细胞再氧化（theoxygendffectandreoxygenation）、再群体化即再增殖（repopulation，reproliferation）分次放射治疗的生物学基础4Rs细胞损伤的修复（repair51主要发生在早反应组织和肿瘤组织。早反应组织和大多数肿瘤的α/β值大（约10Gy），晚反应组织的α/β值小（约3Gy）缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。3）受照得细胞是具有不同放射敏感性的几种细胞的混合体在分次照射间期，一部分乏氧细胞又重新氧合。间接作用可被化学增敏剂或辐射防护剂修饰。一、放射生物学中辐射的类型但后期反应组织如肾小管，却要在照射后很长一段时间才会产生细胞的增殖。4）照射后细胞的再修复作用，以及代谢过程继发效应影响生物效应的观察4Rs细胞损伤的修复（repairofradiationdamage）、细胞周期重新分布（redistributionwiththecellcycle）、氧效应及乏氧细胞再氧化（theoxygendffectandreoxygenation）、再群体化即再增殖（repopulation，reproliferation）小肠上皮细胞在照射后24小时开始增殖，结肠和胃则晚一些。缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。致死性损伤受照射后细胞完全丧失了分裂增殖的能力，是一种不可能修复不可逆的损伤早、晚反应组织与总治疗时间细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。一、放射生物学中辐射的类型主要发生在早反应组织和肿瘤组织。细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。1）现有的α/β多数是离体细胞或动物试验的结果，与临床有一定的差距。辐射损伤的时间标尺主要发生在早反应组织和肿瘤组织。辐射损伤的时间标尺52一、细胞放射治疗的修复辐射损伤的类型1.致死性损伤受照射后细胞完全丧失了分裂增殖的能力，是一种不可能修复不可逆的损伤2.亚致死性损伤细胞受照射后，细胞的部分靶而不是全部靶被击中，通常指单链断裂。可以修复。3.潜在致死性损伤指在正常状态下应当在照射后死亡的细胞，若在照射后置于适当的条件下由于损伤修复而又可以存活的现象。但若得不到适宜的环境和条件则将转化为不可逆的损伤。一、细胞放射治疗的修复辐射损伤的类型53细胞放射损伤的修复亚致死性损伤的修复(sublethaldamagerepair,SLDR)指将某一既定单次照射剂量分成间隔一定时间的两次后，所观察到的存活细胞增加的现象。低LET射线照射后才有亚致死性损伤及其修复。细胞放射损伤的修复亚致死性损伤的修复(sublethal54衡量亚致死性损伤的修复的指标T1/2亚致死损伤半修复时间，50%细胞损伤修复所需要的时间。不同组织T1/2是不同的。T1/2代表了修复的速度。如小肠上皮细胞，属于早反应组织，T1/2为0.5小时左右，照射后3小时即完成损伤修复。脊髓属于晚反应组织，T1/2大约2.4小时，照射后大约24小时才完成修复。α/β值衡量亚致死性损伤的修复的指标55潜在致死性损伤修复(protentiallethaldamagerepare,PLDR)细胞在单次剂量照射后如仍处于非增殖状态（缺氧或生长在相互抑制的情况下），它们的存活率就较照射后处于增殖状态的细胞高。主要原因是在照射后应死亡的细胞，由于照射后处于非增殖状态而使细胞有更多的时间来修复DNA损伤。PLDR的临床意义1.可能增加非增殖性细胞群（如晚反应组织）的耐受量。2.可能是某些增殖慢的肿瘤产生放射抗拒性的原因之一。潜在致死性损伤修复(protentiallethalda56二、细胞周期的再分布不同的细胞周期有不同的放射敏感性，在每次放射治疗时，只能杀伤相对敏感的细胞群，而剩下相对抗拒的细胞。分次照射中，存在着处于相对放射抗拒期细胞向放射敏感时相分布的现象，有助于提高射线的杀伤效果。二、细胞周期的再分布不同的细胞周期有不同的放射敏感性，在每次57三、氧效应和乏氧细胞的再氧合氧效应氧在放射线和生物体相互作用中所起的作用。氧增强比在乏氧及空气情况下达到相等生物效应所需的照射剂量之比。三、氧效应和乏氧细胞的再氧合氧效应氧在放射线和生物体相互作用58乏氧细胞主要存在于肿瘤细胞组织中。乏氧细胞的存在主要有以下两个原因慢性乏氧由于肿瘤细胞离开血管较远，而氧的扩散距离有限，因而使离开血管较远的肿瘤不能得到充足的营养物质和氧供应，导致这部分肿瘤细胞内的氧含量下降而形成乏氧状态。急性乏氧由于肿瘤内血管痉挛或细胞阻塞而导致血管周围的肿瘤细胞处于乏氧状态。乏氧细胞的再氧合不同肿瘤细胞中存在不同比例的乏氧细胞，照射时，射线杀死全部的有氧细胞，剩下乏氧细胞。在分次照射间期，一部分乏氧细胞又重新氧合。因此，分次照射可以增加对乏氧细胞的杀伤，使OER下降乏氧细胞主要存在于肿瘤细胞组织中。乏氧细胞的存在主要有以下两59乏氧细胞的存在主要有以下两个原因慢性乏氧由于肿瘤细胞离开血管较远，而氧的扩散距离有限，因而使离开血管较远的肿瘤不能得到充足的营养物质和氧供应，导致这部分肿瘤细胞内的氧含量下降而形成乏氧状态。在分次照射间期，一部分乏氧细胞又重新氧合。特点通过缩短治疗时间而抑制肿瘤细胞的加速在增殖。细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。早反应组织修复能力低，α/β高，晚反应组织修复能力强，α/β低。早、晚反应组织与分次剂量α/β代表了细胞修复能力的大小。缩短照射时间，克服肿瘤在增殖，可以提高肿瘤的控制率。脊髓属于晚反应组织，T1/2大约2.相反，如果两条链的断裂发生在对侧互补碱基位置上，或间隔几个碱基对，这时可能会发生双链断裂，从而导致染色体折成两段。在此剂量点，单击所致的细胞损伤与双击所致的细胞损伤的贡献相等。单击学说:生物大分子或细胞的敏感靶区被电离粒子击中一次,即足以引起生物大分子的失活或细胞的死亡.①有丝分裂期（M）的细胞或接近有丝分裂期的细胞是放射最敏感的细胞；可能增加非增殖性细胞群（如晚反应组织）的耐受量。降低分次剂量会增加组织的放射耐受性。降低分次剂量会增加组织的放射耐受性。适应性反应受刺激的受照射细胞对后续照射的再次作用变德更耐受；在分次照射间期，一部分乏氧细胞又重新氧合。单靶单击模型:SF=eαD或SF=eD/D0D0=1/α晚反应组织更新慢，在照射期间一般不发生代偿性增殖，因此对总治疗时间不敏感。G1期抑制一般来说，在快速分裂的细胞中，照射并不影响G1到S，在缓慢分裂的细胞中，照射可使G1到S减慢。四、再群体化定义损伤之后，组织的干细胞在机体的调节机制的作用下，增殖、分化、恢复组织原来形态的过程。主要发生在早反应组织和肿瘤组织。早反应组织在照射开始后很快产生细胞的增殖。小肠上皮细胞在照射后24小时开始增殖，结肠和胃则晚一些。但后期反应组织如肾小管，却要在照射后很长一段时间才会产生细胞的增殖。口腔粘膜炎症于常规照射开始后的1421天出现，可是细胞的增殖却于1021天开始，细胞的增殖能增加正常组织的耐受性，相当于平均每天1Gy。乏氧细胞的存在主要有以下两个原因慢性乏氧由于肿瘤细胞离开血管60细胞存活曲线细胞存活曲线（cellsurvivalcurves）:是描述放射线照射剂量和细胞存活分数之间关系的曲线。细胞存活的概念细胞存活受照射后细胞是否保留无限增殖的能力，即具有再增殖的完整性。在离体细胞培养中，细胞群经照射后，能分裂繁殖成一个大于50个细胞的细胞群的细胞称为克隆源性细胞，即有增殖能力的细胞。细胞存活曲线细胞存活曲线（cellsurvivalcur61一、指数存活曲线单靶单击模型:SF=eαD或SF=eD/D0D0=1/α靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.目前认为,DNA是辐射作用的关键靶单击学说:生物大分子或细胞的敏感靶区被电离粒子击中一次,即足以引起生物大分子的失活或细胞的死亡.一、指数存活曲线单靶单击模型:SF=eαD或SF=eD/D62二、非指数存活曲线包括多靶单击模型线性二次模型。二、非指数存活曲线包括63多靶单击模型多靶单击模型认为，一个细胞有几个靶，这些靶都是相同的，只有当所有的靶都失活，细胞才会死亡。SF=1(1ekD)NN值外推数(extrapolationnumber).指细胞内所含的放射敏感性的区域数，即靶数。SF2细胞在2Gy照射后的细胞存活率。多靶单击模型多靶单击模型认为，一个细胞有几个靶，这些靶都是相64靶学说的适用范围靶学说基本上适用于生物大分子受到电离辐射产生的电离粒子的直接作用所致的效应。以下情况不适用1）由放射间接作用引起的生物效应2）由外来的物质或因素，如放射防护剂、放射增敏剂或氧效应等时，影响了射线的原初损伤3）受照得细胞是具有不同放射敏感性的几种细胞的混合体4）照射后细胞的再修复作用，以及代谢过程继发效应影响生物效应的观察靶学说的适用范围靶学说基本上适用于生物大分子受到电离辐射产生65线性二次模型此模式认为，细胞的杀灭分为两个部分，一部分为单击所致的细胞死亡，即不可修复的细胞死亡，此部分与照射剂量成正比；另一部分为双击或多击所致的细胞死亡，即可修复的细胞损伤部分，此部分与照射剂量的平方成比例。S=eαDβD2S是照射剂量为D时的细胞存活率。αβ是两个常数，α代表了单击所致的细胞死亡，β代表了双击所致的细胞损伤。α/β代表了细胞修复能力的大小。在此剂量点，单击所致的细胞损伤与双击所致的细胞损伤的贡献相等。α/β比值的意义在于反映了组织生物效应受分次剂量改变的影响程度。早反应组织和大多数肿瘤的α/β值大（约10Gy），晚反应组织的α/β值小（约3Gy）线性二次模型此模式认为，细胞的杀灭分为两个部分，一部分为单击66LQ模式的局限性1）现有的α/β多数是离体细胞或动物试验的结果，与临床有一定的差距。2）一般仅适合单次剂量在210Gy的剂量范围内使用，特别要注意当分次剂量〈2Gy时，运用这一模式估计重要组织如脊髓生物效应有过量的危险。3）α/β值的动物模型限制条件是假定被照射的靶细胞的亚致死性损伤完全修复，并且没有细胞在增殖，与临床不符。LQ模式的局限性1）现有的α/β多数是离体细胞或动物试验的结67临床放射治疗中的非常规分割治疗超分割放射治疗定义每次量低于常规分割，每天照射2~3次，间隔≥6小时，总剂量增加15~20%，总治疗时间接近于常规照射。特点降低分次剂量，减轻晚期反应。Df转折剂量，在总剂量不变的情况下，随着分次剂量的下降，细胞的存活率增加，当分次剂量下降到不再引起细胞存活分数改变时的剂量称为Df。临床放射治疗中的非常规分割治疗超分割放射治疗定义每次量低于常68加速治疗定义在1/2常规照射治疗的总时间内，通过一天照射2次或多次的方式，给予与常规相同的总剂量。特点通过缩短治疗时间而抑制肿瘤细胞的加速在增殖。效果局控率增加，急性反应、晚期反应均增加。少用加速治疗定义在1/2常规照射治疗的总时间内，通过一天照射2次69G2期阻滞细胞受照后有丝分裂指数立即下降，因为细胞进入G2期后受到完全而短暂的阻滞。靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.在此剂量点，单击所致的细胞损伤与双击所致的细胞损伤的贡献相等。不同细胞周期的放射敏感性G2/M最敏感，G1早期相对抗拒，G1末期相对敏感，S期最抗拒。衡量亚致死性损伤的修复的指标③若G1期相对较长，G1早期细胞表现相对更耐受，其后渐渐敏感，G1末期相对更敏感；直接作用是高LET粒子与生物物质相互作用的主要过程。小肠上皮细胞在照射后24小时开始增殖，结肠和胃则晚一些。T1/2亚致死损伤半修复时间，50%细胞损伤修复所需要的时间。口腔粘膜炎症于常规照射开始后的1421天出现，可是细胞的增殖却于1021天开始，细胞的增殖能增加正常组织的耐受性，相当于平均每天1Gy。靶学说:认为在细胞内存在对辐射敏感的区域,称之为”靶”,靶的体积小,只有细胞的若干分之一,只有当辐射击中敏感的靶区是才引起损伤效应.口腔粘膜炎症于常规照射开始后的1421天出现，可是细胞的增殖却于1021天开始，细胞的增殖能增加正常组织的耐受性，相当于平均每天1Gy。射线对DNA的损伤包括单链断裂和双链断裂。乏氧细胞的再氧合不同肿瘤细胞中存在不同比例的乏氧细胞，照射时，射线杀死全部的有氧细胞，剩下乏氧细胞。晚反应组织更新慢，在照射期间一般不发生代偿性增殖，因此对总治疗