人体正常组织器官的放射效应

人体正常组织器官的放射效应中山大学肿瘤防治中心放疗科高远红精品文档放射治疗的基本目标尽量消灭肿瘤尽量避免或减少对正常组织的损伤精品文档一、正常组织结构划分精品文档正常组织结构划分三个层次1、细胞2、组织3、功能亚单位精品文档正常组织结构划分细胞层次---有三种不同分化层次的细胞1、干细胞2、分化或功能细胞3、正在成熟的细胞精品文档干细胞可以分裂很多次，并形成有一定分化特征的、可辨认的干细胞和即将分化的细胞。干细胞具有自我繁殖能力,它能避开细胞分裂和分化之间的联系,即其他细胞在每次有丝分裂后就会失去部分分化潜能而最终分化成不分裂的功能性细胞。正常情况下大部分干细胞都处于Go期,但刺激以后可很快进入细胞周期。精品文档分化或功能细胞与干细胞完全不同的另一层次的细胞,如血循环中的粒细胞和小肠粘膜绒毛细胞。通常没有分裂能力最后因衰老而死亡。某一既定类型的所有细胞都具有相似的寿命,但不同类型的细胞之间寿命差别很大,如：红细胞：120天粒细胞：<1天精品文档正在成熟的细胞干细胞和分化细胞之间，存在着一个由正在成熟的细胞组成的中间层次。例如：骨髓中的幼红细胞、成粒细胞在有些情况下,能从形态学上辨认出几种连续的细胞类型。精品文档正常组织结构划分

组织层次---有二种不同类型根据：1、α/β值2、照射后出现反应早晚

类型：1.早期或急性反应组织2.晚反应组织精品文档早期或急性反应组织照射后出现反应早α/β值为10左右上皮、粘膜、骨髓、精原细胞等组织放疗过程中,其存活干细胞再增殖是损伤补偿的主要形式精品文档晚反应组织

照射后出现反应晚α/β值<3脊髓、肾、肺、肝、皮肤、骨、纤维脉管等重要的保护机制:损伤修复、细胞周期的再分布精品文档正常组织结构划分

功能亚单位层次---有二种不同类型功能性亚单位(Subfunctionunits,SFU)

1.并联排列2.串联排列精品文档1.并联排列:照射一个亚单位不会导致其它亚单位的损伤。如肾单位、肝小叶、肺单元2.串联排列：一个亚单位的破坏可导致整个结构功能的失去，如皮肤、粘膜、脊髓精品文档二、放射线对细胞周期的影响

精品文档（一）细胞增殖周期细胞周期4个时相：①G1期：指DNA合成前期,有RNA迅速合成并指导大量多种蛋白质和其他分子合成,准备合成DNA,该期大约为数小时乃至数年。②S期：指DNA合成期,此期间DNA量增加一倍,持续时间约8~30小时。③G2期：DNA合成后期,为分裂做准备,合成分裂期所需的RNA和蛋自质,大约持续l一1.5小时。④M期：有丝分裂期，无生化合成。分裂由核开始,继而细胞质分裂,两个子细胞形成。整个有丝分裂过程分为前期、中期、后期和末期四个时期。精品文档此外,G0期：处于休眠状态不参加周期分裂活动的细胞。一旦机体需要或接到某种信号后,这些细胞就能开始准备DNA的合成而变成G1期细胞。绝大多数的干细胞处于G0期精品文档（二）细胞周期与放射敏感性

细胞处于不同时期,它的敏感性各不相同：最敏感：M期细胞其次：G2期细胞、G1期细胞、早S期细胞最不敏感：晚S期细胞精品文档（三）放射射线对细胞周期多阶段的影响影响G1期进程：~1Gy,随剂量增大,对G1期阻滞愈来愈明显,而当3Gy以上时,G1期被完全阻滞。影响S期进程：10Gy左右剂量放射线照射时,该细胞在S期的进程比正常慢30%。影响S期进入G2期：10Gy时，会影响S期进入G2期。影响G2期进入M期：1Gy~10Gy，G2期进入M期的进程延缓。延缓时间长短和剂量有关,并且G2期的阻断是可逆的。精品文档三、放射敏感性精品文档（一）放射敏感性概念放射敏感性：指一切照射条件完全严格一致时，机体器官或组织对辐射反应的强度或速度快慢不同，若反应强或速度快，其敏感性高，反之则低。临床肿瘤治疗中，放射敏感性反映了肿瘤消退的程度和速度Bergonie-Tribondeau法则（B-T法则）：分裂能力或增殖能力愈强的组织愈敏感。分化程度越差的组织愈敏感，反之亦然。放射敏感性与组织的分裂程度成正比，与分化程度成反比。精品文档（二）人体各种组织的放射敏感性高度敏感的组织淋巴组织（淋巴细胞和淋巴幼稚细胞）胸腺（胸腺细胞）骨髓（幼稚红、粒细胞和巨核细胞）胃肠上皮（特别小肠隐窝上皮细胞）性腺（睾丸和卵巢的生殖细胞）胚胎组织精品文档中度敏感的组织感觉器官（角膜、晶状体、结膜）内皮细胞（主要是血管、血窦和淋巴管内皮细胞）皮肤上皮（毛囊上皮细胞）唾液腺肾、肝、肺组织上皮细胞精品文档低度敏感组织中枢神经系统内分泌细胞（性腺内分泌细胞）

精品文档在以下情况下，放射敏感性顺序可能变化1.组织所处的功能状态不同2.用以判断放射敏感性的指标不同3.细胞群体所处的增殖周期不同精品文档Bergonie-Tribondeau法则虽然适合大多数情况，但也有例外1.成骨肉瘤、恶性黑色素瘤、睾丸胚胎瘤等分裂活跃，血供充足――放射不敏感2.卵母细胞、淋巴细胞肉瘤、菌样霉菌病，Kaposis肉瘤、精原细胞瘤等，分裂不活跃―――――――――――敏感精品文档四、正常组织放射反应

病理形态学改变精品文档急性――放疗开始第1天至90天晚期――90天以后精品文档（一）几种常见组织急性放射反应的

病理形态学改变

发生在放射后数小时至数天内精品文档

骨髓：单次TBI2.5~8Gｙ会导致大多数哺乳动物在60天内发生骨髓衰竭(无任何治疗)伴有50％个体死亡――急性放射性骨髓综合征1.坏死（核固缩，核溶解，有时为加速凋亡）：导致三种造血细胞的前体细胞减少→有核细胞减少（24小时内出现，2～3天达高峰）2.正常骨髓血窦扩张：2～3天达高峰，红细胞浸润原为有核细胞占据的髓腔。3.5天后，随着细胞碎片和红细胞清除，血窦持续收缩，脂肪细胞增生，第8天占据大部分髓腔。精品文档4.在某些个体，第8天前则有有核细胞增生，同时脂脂肪细胞减少。30天后，骨髓恢复正常细胞象，甚至出现细胞过度增生。5.上述改变亦会反映在血象上，先是中性白细胞和血小板增生，持续数小时，随后出现持续的中性白细胞和血小板减少，30天达最低点。淋巴细胞亦迅速减少，持续数周。红细胞亦持续减少，30天可低至8ｇ/ｄｌ。上述改变也会出现于分次局部照射的骨髓上，只不过发生的时间要延长，一般35天达最低点。

超过50Gｙ，脂肪组织永久地替代骨髓的增生区域，而不象其他器官组织发生纤维化。精品文档消化道上皮单次TBI10GY或以上剂量所有消化道上皮都会产生损伤。小肠的绒毛和隐窝上皮发生的改变：1.照射数小时后隐窝区域的有丝分裂停止，出现坏死，表现为核固缩，核破裂和核溶解，6～8小时达高峰。2.剩余细胞出现暂时性有丝分裂增生，通常发生在8～24小时，这时常常出现大的奇异状的细胞。3.24小时后，增生停止，持续性细胞丧失，导致绒毛裸露。精品文档几种代偿细胞丧失机制:1.绒毛缩短2.隐窝收缩3.绒毛上皮变平4.绒毛上皮细胞存活时间延长5.激活剩余的干细胞再生

若照射剂量少于10GY，3天后可恢复小肠上皮若照射剂量大于15GY，细胞丧失持续进行，10天后死于水、电解质和蛋白丧失或感染。精品文档精、卵细胞1、精原细胞：在睾丸中生成后,在间质细胞(可产生激素)作用下,沿输精管随机分布,经70天的运行和生长到达精囊中备用。精原细胞对放射线极为敏感,睾丸经1Gy照射就可能发生不育。2、卵细胞：在胚胎期第五个月达到最多。大多数卵细胞在出生时处于第一次减数分裂前期的双线期,并停留于这一时期,直到有激素刺激后再发生分裂,随着卵细胞的成熟而出现排卵。卵巢胚芽细胞对放射线所致细胞死亡的承受力取决于细胞的发生阶段和照射后残存的干细胞再增殖的能力。因此,射线对成人卵巢的影响仅限于成熟的卵细胞和稳定的已分化的体细胞精品文档（二）几种常见组织晚期病变的

病理形态学改变精品文档上皮和实质病灶1.萎缩：最常见的晚期病变可发生于:①所有的上皮---皮肤，消化道，呼吸道、尿道、所有的腺体（唾液腺、胰腺、乳腺皮下）②某些实质器官---肾、肺、生殖系统分级：①严重萎缩：一般见于表皮，脂肪，消化道上皮尤其是肠，尿道上皮,唾液腺上皮，生殖细胞②中度萎缩：常见于呼吸道上皮，消化道，肺、乳腺、前列腺和肾③轻度萎缩：常见与汗腺，肝和内分泌腺

精品文档2.坏死迟发性坏死：常由于局部缺血造成，可见于皮肤，上消化道和呼吸道、肠和尿道和生殖细胞。中枢神经系统：如大脑半球，脊髓常为凝固性坏死，可嗜酸性物质代替了神经纤维网，出现噬脂细胞和脱髓鞘病变。精品文档3.化生：不常见4.上皮细胞非典型增生：可见于表皮，鳞状上皮细胞粘膜（口腔，喉、阴道、宫颈及其他）支气管，胃，微小唾液腺、子宫内膜，尿道上皮，乳腺，前列腺。5.发育异常：不常见，若有可作为癌前病变。精品文档6.致癌：形态学上，放射所致肿瘤不同非放射所致的肿瘤。电离辐射致癌必须符合Donaldson`s三个标准:（1）肿瘤必须发生于照射野内（2）肿瘤的病理类型与原来肿瘤的病理类型不一致（3）二种肿瘤的发生相隔较长时间（3~4年以上）精品文档基质病灶1、纤维化：最常见的病变，几乎所有的器官都发生，依赖于时间和剂量，部位不同程度不同，同一部位非均匀性。有些部位不产生纤维化：如角膜，中枢神经系统，骨髓，淋巴结。纤维化不但是放射损害的表现，它本身也造成损害：如皮肤收缩变形，食道缩窄，心包缩窄等。2.无细胞炎症：缺粒细胞，只有极少见淋巴细胞和吞噬细胞。精品文档血管病变1.毛细血管和血窦：放射最敏感病理变化主要为微循环网减少→缺血。应用：血管瘤放射治疗2.小动脉（外径100微米）：坏死内皮下或外膜纤维化中层透明样变内膜泡沫巨噬细胞集聚血栓精品文档3.中动脉(100～500微米)：内膜纤维化血栓脉管炎4.大动脉(大于500微米)：轻放射炎症内膜肌层增生血栓破裂精品文档5.小静脉：较对应动脉，较不易受影响。可出现内膜、中层纤维化，血栓。6.大静脉：最不易受损精品文档其他器官的特征的改变先天畸形，生长迟缓，骨畸形，急性放射性肺炎，静脉闭合性肝病，急性胰腺炎，大肠囊性变，造血细胞减少，迟发性骨髓发育不良精品文档五、组织器官耐受量精品文档大多数器官包含许多细胞亚群（20～40或更多），每个执行重要的活动。器官的耐受量由相关干细胞的放射敏感性决定，最敏感的重要细胞群决定器官的耐受量。精品文档（一）组织器官耐受量---剂量因素

1.TD5/5:最小耐受量(MinimalToleranceDose)：指照射后5年内放射合并症发生率不超过5%所对应的放射剂量。2.TD50/5:最大耐受量(MaximalToleranceDose)指照射后5年内放射合并症发生率不超过50%所对应的放射剂量。精品文档3.正常组织的放射耐受量超高压治疗条件下、常规放射治疗（1次/日，5次/周，1000ｃＧｙ/周）：1000～2000ｃＧｙ：卵巢、睾丸生殖机能丧失发育中的乳腺生长中的骨和软骨有严重损伤骨髓功能明显抑制晶体混浊白内障胎儿死亡精品文档2000～4500ｃＧｙ：胃肠等消化系统基本不发生严重损伤双肾、全肺照射2500ｃＧｙ以上，有一定比例放射性肾炎和肺炎全心、全肝照射4500ｃＧｙ以上，可出现心肌损害和一定比例的放射性肝炎甲状腺和垂体功能低下

精品文档5000～7000ｃＧｙ：皮肤、口腔粘膜、食管、直肠、唾液腺、胰腺及膀胱有1～5％出现严重并发症成熟骨及软骨、中枢神经系统、眼、耳及肾上腺等器官有20～50％发生严重损伤；精品文档7500ｃＧｙ以上：输尿管、子宫、乳腺、肌肉、血液、胆道、关节、骨、周围神经会发生严重合并症。

精品文档4、组织器官耐受量:一些组织的TD50/5

正常组织晚期效应耐受量(Gy)脑坏死50眼(晶体)白内障10眼(视网膜)视网膜病50唾液腺口干32下颌骨放射性骨坏死60脊髓(5厘米)瘫痪50精品文档正常组织晚期效应耐受量(Gy)肺局部肺炎,纤维化17心心包炎45食管狭窄55肝肝炎30肾肾炎25小肠狭窄45精品文档（二）组织器官耐受量---体积因素TV3-30：耐受体积5％～30％指体积5％～30％照射达到TD5/5～TD50/5剂量时会产生危及生命的并发症。

TV60-90：耐受体积60％～90％精品文档组织器官耐受量:

器官耐受体积(TolenanceVolumeofOrgan)TD(5/5)TD(50/5)选择观察点器官体积1/32/33/31/32/33/3肾503023-4028临床肾炎脑605045756560坏死梗阻脊髓5cm5010cm5020cm475cm7010cm7020cm-脊髓坏死脑干605350--65坏死梗阻肺453017.5654024.5肺炎肝503530554540肝衰竭精品文档组织器官耐受量:

器官耐受体积(TolenanceVolumeofOrgan)TD(5/5)TD(50/5)选择观察点器官体积1/32/33/31/32/33/3心604540705550心包炎食管605855727068临床缩窄/穿孔胃605550706765溃疡,穿孔小肠50406055阻塞,穿孔,窦道结肠55456555阻塞,穿孔,窦道直肠100cm260100cm280严重肠炎,坏死,窦道精品文档组织器官耐受量体积和剂量相互关系图精品文档数学模式StrandqivstLine

NomialStandardDose(NSD)Time-DoseFactorandCumulativeRadiationEffectLinear-QuadratioSurvivalRelationship(alpha/betaRatio)精品文档六、晚期放射反应的诊断、

评价和处理精品文档RTOG评分标准:评分原则和方法分级的生理学改变毒性级别12345描述轻

中重危及生命

致命功能的百分数

10%25%50%75%100%范围1-33-55-88-10>10多个数值1.5NL3NL5NL10NL>10NL精品文档RTOG评分标准：晚期反应评分反应器官

01234皮肤无变化轻度萎缩,色素沉着,部分脱发片状萎缩,中度毛细血管扩张,完全脱发显著萎缩,花纹状毛细血管扩张溃疡皮下组织无变化轻度纤维化,失去皮下脂肪中度纤维化,无或有轻度症状的野内挛缩(<10%)严重硬化和失去皮下组织,野内挛缩>10%坏死唾液腺无变化轻度口干，但对刺激敏感中度口干,对刺激不敏感完全口干,对刺激无反应纤维化精品文档RTOG评分标准：晚期反应评分反应器官01234脊髓无变化轻度低头触电样感觉重度低头触电样感觉身体感觉或活动障碍,或偏瘫瘫痪脑无变化轻度头痛,轻度嗜睡中度头痛,严重嗜睡严重头痛,严重CNS功能障碍(部分失去生活能力/运动障碍)完全失去生活能力或瘫痪耳无变化轻度疼痛耳鸣,听力轻度下降,对日常生活无影响中度疼痛耳鸣,听较轻声音障碍,经常渗液/需抗菌素严重疼痛,持续耳鸣,严重听力障碍,须助听器耳聋,坏死精品文档晚期放射反应的诊断、评价和处理SOMA评分标准:脊髓1级2级3级4级Subjective感觉异常灵敏度运动(减弱)括约肌控制偶然,微小微小改变强度轻微丧失偶尔丧失间歇的,可忍受单侧轻微感觉丧失正常活动轻微妨碍间歇的丧失持续,强烈的部分单侧感觉丧失妨碍基本活动不能完全控制难控制的,极痛苦的感觉全部丧失瘫痪失禁Objective神经学评价很少监测到感觉和运动方面的减弱易监测到感觉和运动方面的减弱Brown-Sequard综合症截瘫Management疼痛神经功能不能自制偶尔,不需止痛连续工作需微小适应偶尔使用失禁垫持续,需间歇止痛定期理疗间歇使用失禁垫间歇高剂量止痛增强理疗,定期监测定期使用失禁垫持续高剂量止痛增强护理和/或支持持续使用失禁垫Analytic

MRICTMRSPET血清CSF水肿估计肿胀,水肿,萎缩估计化学范围估计代谢估计髓磷脂蛋白水平估计总蛋白,髓磷脂蛋白局部脱髓鞘广泛脱髓鞘坏死精品文档晚期放射反应的诊断、评价和处理每个正常组织照射的放射反应综合不是一个随机事件，它是某个时期的特定事件，能在一定形式予以认识。SOMA等提出LENT诊断、评价和处理的程式去指导临床肿瘤学家诊断和处理特定的并发症。精品文档晚期放射反应的诊断、评价和处理主要包括几个步骤1.临床观察：SOMA评分的综合征和体征？2.事件的时间和过程：知道临床病理过程吗？3.剂量、时间、体积：你是否肯定放射因素与诊断相一致吗？4.化学、生物修饰因素：有其他治疗方法同时或序贯地应用吗？5.放射影像学：X光，CT，MRI对于怀疑诊断的发现是否准正确。精品文档晚期放射反应的诊断、评价和处理6.实验室检查：是否有一致的发现和细胞动力学改变?7.鉴别诊断：开始5年，能否排除复发和转移病变，5～10年，排除其他变性或炎症病变，10年排除其他肿瘤。8.病理诊断：是否作活检或取得手术标本证实诊断，排除复发？9.处理？10.随诊是否考虑护理和医学法学概念?精品文档脊髓晚期放射损害的诊断、评价和处理临床观察：感觉异常（麻木感，刺痛和Lhermitte综合征麻痹），运动减弱，括约肌失调从Brown-Sequards综合征至下肢轻瘫－截瘫。病情时间过程：临床上，Lhermitte综合征发生于放射后的2～4个月，持续或在6个月时重现。局部麻痹，麻木，括约肌控制的，出现在6～12个月，发展下去出现截瘫。剂量、时间、体积：一般认为脊髓耐受量是45GY/22-25次，Marcus和Million发现常规分次放疗中45GY，放射性脊髓病发生率低于0.2％（TD5/5）；剂量水平大约在57～61GY，TD50/5为68～73GY，体积反应不明显,分次间隔从24小时缩至6～8小时，脊髓的耐受量减小10％～15％。

精品文档化学、生物修饰因素：已知鞘内或静脉内注射有神经毒性的，药物包括MTX，DDP，VP－16，Aｒａ－ｃ和其它。放射影像学检查：CT价值不大，MRI可见脊髓肿胀，或萎缩,T1加权图象密度减低，T2加权图象密度增强，表明水肿