放射肿瘤学基础
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放射肿瘤学绪论
15、近年来，逆向治疗计划系统和调强适形治疗能 够在三维方向上形成令人满意的放射剂量分布， 为人类克服肿瘤提供了全新的手段，也代表着21 世纪放射肿瘤学的发展方向。 简述： 1895年—1945年为现代放疗的准备阶段 1945年—1955年从低能转向高能治疗
20世纪末 传统放疗转向→精确放疗
在我国， 1920 年初北平协和医院安装了一台
组成恶性肿瘤治疗的主要手段。放疗除用于恶性肿 瘤外，还用于治一些良性肿瘤及很多种良性疾病。
医学类 第1名
“癌细胞运动”(“Cancer Cell Movement”)； 作者：安妮· 伟斯顿(Anne Weston)。
安妮是一名医学研究人员，她是利用一台电子显微镜拍摄到上面这张 照片的。当癌细胞慢慢“爬进”一个试验室过滤器上的小孔时，安妮拍下了 照片，以阐明癌细胞是如何运动的。
常规放射治疗的适应症
1.根治性放疗：
当肿瘤较局限，或只有临近组织侵犯或淋巴 结转移，且肿瘤对射线又较敏感时，放射治疗 可作为根治性治疗手段。如鼻咽癌等头颈部肿 瘤，肺癌，食管癌，淋巴系统恶性肿瘤，前列 腺癌，宫颈癌等。早期乳腺癌可采用肿物局部 手术切除配合根治性放疗，既保留了乳房外观 和功能，又得到和根治术相同的疗效，目前该 技术在国内外得到广泛开展。放疗之所以能有 今天的治疗地位，与上述根治性治疗的影响力 是分不开的。
浅层 X 线治疗机， 1923 上海法国医院有了 200kV
深层 X 线治疗机，协和医院还有了 500mg 镭及放
射性氡发生器。1927谢志光医师接任 Nhomakorabea北平协和
医院放射科，不但添置了放射治疗设备还聘用厂
美籍放射物理师，我国第一次有了专业放射物理
师。1932年梁铎教授在北京大学附属医院建立了
第一节1放射肿瘤学
主要功能 是：增强 机体免疫 力，与放 射治疗相 结合可以 降低放疗 反映。
第三章 X（γ）射线剂量学
第一节放射物理学有关名词 第二节X（γ）射线的深度剂量特性 第三节X射线束的修整 第四节照射野的处方剂量计算
第一节放射物理学有关名词、
(1)射线质：指的是射线能量，主要表示射线贯穿 物体的能力。
重粒子治疗
• 快中子、质子、 π负介子 以及氮、碳、氧、氖等 离子的质量较大称为重粒子。重粒子一般在回旋 加速器中产生。
• 重粒子的特点①布喇格峰型百分深度剂量分布以 质子束和氮离子束为代表，在组织内形成布喇格 峰型百分深度剂量分布，以物理方式改善了靶区 与正常组织间的剂量比例。用改变离子入射能量 或外加吸收体的方法可以调节布喇格峰值的位置 （即深度）和峰值区宽度，以适应不同大小肿瘤 治疗的需要。只用单一照射野就可能获得理想的 剂量分布，简化了照射野的设计，提高了肿瘤治 疗剂量的准确性。
第二节钴-60治疗机
钴-60γ射线平均能量为1.25MeV
治疗机种类有直立型和旋转型。
按放射性活度分为百居里治疗机和千居里治 疗机
特点：穿透力强、保护皮肤、骨和软组织有 同等的吸收剂量、旁向散射小并且经济可靠 ， 但不治疗时也有射线，污染环境，时间越长 剂量率越低，降低工作效率。并需要定期换 源。
CT模拟机
CT模拟机系统组成： CT模拟机；多幅图像显示器； 视觉优化的治疗计划系统；激光射野投影器
完整的CT模拟由三部分组成：
①一台大视野的螺旋CT扫描机
②一套具有CT图像的三维重建、显示及射野模拟 功能的软件
③一套激光射野模拟器
临床应用特点：利用图象信息进行靶区精确定位， 将病人的基础数据传输给TPS。并能接受TPS设计 治疗计划来进行靶区复位和位置验证。
第三章 X（γ）射线剂量学
第一节放射物理学有关名词 第二节X（γ）射线的深度剂量特性 第三节X射线束的修整 第四节照射野的处方剂量计算
第一节放射物理学有关名词、
(1)射线质：指的是射线能量，主要表示射线贯穿 物体的能力。
重粒子治疗
• 快中子、质子、 π负介子 以及氮、碳、氧、氖等 离子的质量较大称为重粒子。重粒子一般在回旋 加速器中产生。
• 重粒子的特点①布喇格峰型百分深度剂量分布以 质子束和氮离子束为代表，在组织内形成布喇格 峰型百分深度剂量分布，以物理方式改善了靶区 与正常组织间的剂量比例。用改变离子入射能量 或外加吸收体的方法可以调节布喇格峰值的位置 （即深度）和峰值区宽度，以适应不同大小肿瘤 治疗的需要。只用单一照射野就可能获得理想的 剂量分布，简化了照射野的设计，提高了肿瘤治 疗剂量的准确性。
第二节钴-60治疗机
钴-60γ射线平均能量为1.25MeV
治疗机种类有直立型和旋转型。
按放射性活度分为百居里治疗机和千居里治 疗机
特点：穿透力强、保护皮肤、骨和软组织有 同等的吸收剂量、旁向散射小并且经济可靠 ， 但不治疗时也有射线，污染环境，时间越长 剂量率越低，降低工作效率。并需要定期换 源。
CT模拟机
CT模拟机系统组成： CT模拟机；多幅图像显示器； 视觉优化的治疗计划系统；激光射野投影器
完整的CT模拟由三部分组成：
①一台大视野的螺旋CT扫描机
②一套具有CT图像的三维重建、显示及射野模拟 功能的软件
③一套激光射野模拟器
临床应用特点：利用图象信息进行靶区精确定位， 将病人的基础数据传输给TPS。并能接受TPS设计 治疗计划来进行靶区复位和位置验证。
肿瘤放射治疗学基础知识
• 即1kg被辐照的物质吸收1J的能量为1Gy
第四页，共43页。
辐射(fúshè)作用的时 相
第五页，共43页。
1.1分子(fēnzǐ)水平的 放射生物效应
第六页，共43页。
DNA
射线作用的靶
射线引致(yǐnzhì) DNA损伤
第七页，共43页。
射线(shèxiàn)的直接和间接
作用
• 直接作用：
2. 喉癌
3. 精原细胞瘤
4. 乳癌
5. Hodgkin氏淋巴瘤与非Hodgkin淋 巴瘤
6. 宫颈癌
7. 食管癌
8. 肺癌
第三十八页，共43页。
姑息(gūxī)性放射治疗 (Palliative RT)
• 对象: 无法治愈的晚期癌症患者
• 目的: 缓解症状, 如止痛、止血(zhǐ xuè)
、清洁
➢ 包括肿瘤和正常组织对放射(fàngshè) 作用的相对反应
➢ 放射(fàngshè)敏感性与肿瘤的增殖能 力成正比，与细胞的分化程度成反比
第二十页，共43页。
放射(fàngshè)敏感性的 分类
第二十一页，共43页。
放射(fàngshè)敏感性与放 射(fàngshè)治愈性
• 不存在明确的相关性 • 放射敏感高的肿瘤往往
第二十七页，共43页。
人肿瘤及正常(zhèngcháng)组织的 / 比值
晚反应组织平均值 2.9 早反应组织平均值10.6
肿瘤通常 >10
第二十八页，共43页。
第二十九页，共43页。
分割量与细胞 (xìbāo)生存 A 单次剂量(jìliànBg)
细
胞
存
活
率
高/值：早反应组织(zǔzh
第四页，共43页。
辐射(fúshè)作用的时 相
第五页，共43页。
1.1分子(fēnzǐ)水平的 放射生物效应
第六页，共43页。
DNA
射线作用的靶
射线引致(yǐnzhì) DNA损伤
第七页，共43页。
射线(shèxiàn)的直接和间接
作用
• 直接作用：
2. 喉癌
3. 精原细胞瘤
4. 乳癌
5. Hodgkin氏淋巴瘤与非Hodgkin淋 巴瘤
6. 宫颈癌
7. 食管癌
8. 肺癌
第三十八页，共43页。
姑息(gūxī)性放射治疗 (Palliative RT)
• 对象: 无法治愈的晚期癌症患者
• 目的: 缓解症状, 如止痛、止血(zhǐ xuè)
、清洁
➢ 包括肿瘤和正常组织对放射(fàngshè) 作用的相对反应
➢ 放射(fàngshè)敏感性与肿瘤的增殖能 力成正比，与细胞的分化程度成反比
第二十页，共43页。
放射(fàngshè)敏感性的 分类
第二十一页，共43页。
放射(fàngshè)敏感性与放 射(fàngshè)治愈性
• 不存在明确的相关性 • 放射敏感高的肿瘤往往
第二十七页，共43页。
人肿瘤及正常(zhèngcháng)组织的 / 比值
晚反应组织平均值 2.9 早反应组织平均值10.6
肿瘤通常 >10
第二十八页，共43页。
第二十九页，共43页。
分割量与细胞 (xìbāo)生存 A 单次剂量(jìliànBg)
细
胞
存
活
率
高/值：早反应组织(zǔzh
肿瘤放射物理学
放射治疗的目的 对肿瘤最大的杀伤和对正常组织的最少并发症
3、放射治疗的种类
3.1 按放射源与病变的距离分：
• 远距离照射：外照射
治疗时放射源位于人体外一定距离，集中照射人 体某一部位。其工具是深部X线机、60Co机、加速 器（X线治疗、电子线治疗、质子、中子、重粒子 治疗等）
• 近距离照射：内照射
立体定向适形放射治疗
• 立体定向适形放射治疗是一种精确的放射治疗 技术，在肿瘤靶体积受到高剂量照射的同时， 其肿瘤靶体积以外的正常组织则受到较低剂量 的照射。
CT扫描机激光 定位系统
模拟工作站
• 调强放射治疗
• 将加速器、钴-60机均匀输出剂量率的射野按预定 的靶区剂量分布的要求变成不均匀的输出的射野的 过程，实现这个过程的装置成为调强器或调强方式。
50年代：发明60Co放疗机(平均能量1.25 MV)，开始 应用于临床治疗，疗效显著提高。
60～70年代：医用加速器产生，用高能X线和电子线 治疗肿瘤。并逐步取代X线治疗机和60Co放疗机。近距离 放疗逐步被减少使用。
60年代末：γ刀、X刀，开创了立体定向放疗技术。放 射物理、计算机和CT技术的高度发展，适形放射治疗、 调强放射治疗。
4、肿瘤放疗的历史
肿瘤放疗至今有100多年的历史。从1895年伦琴发现 X线，1896年居里夫妇发现镭后开始。
在放疗初期： 镭管、镭针近距离放疗。适用于位于浅 表的肿瘤,或自然腔道能进入部位的肿瘤,而且对体积较大 肿瘤的放射剂量分布不佳,最重要的缺点是对医护人员的 辐射量较大。
上世纪30年代：发明千伏X线治疗机，放射物理学和 放射生物学的研究有了重要发展。
1）X刀
• 以CT或MRI影像技术 为基础，采用三维立体 在人体内定位，X射线 能够准确的按照肿瘤的 生长形状照射，对治疗 靶区实施准确定位和聚 焦照射，靶点高剂量照 射同时，靶区周围且剂 量很低。适用范围广， 可以扩大照射到任何部 位，包括体部
3、放射治疗的种类
3.1 按放射源与病变的距离分：
• 远距离照射：外照射
治疗时放射源位于人体外一定距离，集中照射人 体某一部位。其工具是深部X线机、60Co机、加速 器（X线治疗、电子线治疗、质子、中子、重粒子 治疗等）
• 近距离照射：内照射
立体定向适形放射治疗
• 立体定向适形放射治疗是一种精确的放射治疗 技术，在肿瘤靶体积受到高剂量照射的同时， 其肿瘤靶体积以外的正常组织则受到较低剂量 的照射。
CT扫描机激光 定位系统
模拟工作站
• 调强放射治疗
• 将加速器、钴-60机均匀输出剂量率的射野按预定 的靶区剂量分布的要求变成不均匀的输出的射野的 过程，实现这个过程的装置成为调强器或调强方式。
50年代：发明60Co放疗机(平均能量1.25 MV)，开始 应用于临床治疗，疗效显著提高。
60～70年代：医用加速器产生，用高能X线和电子线 治疗肿瘤。并逐步取代X线治疗机和60Co放疗机。近距离 放疗逐步被减少使用。
60年代末：γ刀、X刀，开创了立体定向放疗技术。放 射物理、计算机和CT技术的高度发展，适形放射治疗、 调强放射治疗。
4、肿瘤放疗的历史
肿瘤放疗至今有100多年的历史。从1895年伦琴发现 X线，1896年居里夫妇发现镭后开始。
在放疗初期： 镭管、镭针近距离放疗。适用于位于浅 表的肿瘤,或自然腔道能进入部位的肿瘤,而且对体积较大 肿瘤的放射剂量分布不佳,最重要的缺点是对医护人员的 辐射量较大。
上世纪30年代：发明千伏X线治疗机，放射物理学和 放射生物学的研究有了重要发展。
1）X刀
• 以CT或MRI影像技术 为基础，采用三维立体 在人体内定位，X射线 能够准确的按照肿瘤的 生长形状照射，对治疗 靶区实施准确定位和聚 焦照射，靶点高剂量照 射同时，靶区周围且剂 量很低。适用范围广， 可以扩大照射到任何部 位，包括体部
肿瘤放射物理学基础
基本措施
1.时间防护 尽量缩短受照时间 2.距离防护 增大与辐射源的距离 3.屏蔽防护 人与源之间设置防护屏障
基本照射方式
外照射
位于体外一定距离集中照射人体的某一部位， 叫体外远距离照射，简称外照射。
内照射
将放射源密封直接放入被治疗的组织内或放 入人体的天然腔内进行照射，叫近距离照射，简 称内照射。
外照射技术分类
1、固定源皮距（SSD）照射 2、等中心定角（SAD）照射 3、旋转（ROT）照射
内照射的分类
ICRU 规定的区域定义图
照射区（IV） 治疗区（TV）
肿瘤区(GTV) 临床靶区(CTV)
计划靶区(PTV)
内靶区(ITV)
肿瘤致死剂量
肿瘤致死剂量 TCD95：是达到 95%的肿瘤控制 率所需要的剂量。
正常组织的耐受剂量
串行组织：串行组织的放射性并发症概率 主要决定于最大剂量，如脊髓、神经、小肠等。
源皮距（SSD）放射源到模体表面的 射野中心处距离
源瘤距（STD）放射源到肿瘤内所考 虑点的距离
源轴距（SAD）放射源到机器等中心 的距离
X（γ）射线射野剂量学
百分深度剂量（PDD） 射野中心轴上某一深度d处的吸收剂量
率Dd与参考点深度d0处得剂量率Dd0的百分 比
百分深度剂量表
特点：
近距离治疗的主要特点
根据距离平方反比定律：射线到达介质的 强度与照射距离成平方反比关系。即距放 射源较近处受照剂量高，随距放射源距离 的增加，剂量迅速跌落。
可对正常组织进行保护，但亦造成靶区剂 量分布的不均匀。
内照射不能单独应用于临床，一般作为外 照射的补充。
内照射和外照射的区别
1、内照射的放射源活度较小，治疗距离短 2、外照射射线的利用率低 3、外照射肿瘤剂量受正常组织耐受量的限
放射肿瘤学基础(1)
二 放射物理学
（一）电离辐射的概念
电离辐射
电磁辐射
粒子辐射
X线
r线
电子线
中子线
质子线
外照射临床剂量学四原则
一个理想临床放射治疗计划的设计必须 遵循以下四个原则： 肿瘤剂量要求准确； 肿瘤区域内，剂量分布要均匀，其变化5％； 提高治疗区内剂量，降低正常组织受量； 保护肿瘤周围重要器官免受或少受照射。
• • • •
肿瘤控制概率
照射靶区的概念
1. 原发灶：影像学可见、肉眼可见肿瘤。 2. 预防性区域照射：不同的肿瘤和不同的分 期预防区域不同。
核医学 (nuclear medicine)
肿瘤放射治疗的历史
•
• • • • •
1898年Curie夫妇在沥青中炼出天然放射 性Ra。 1899年开始用X线治疗皮肤癌。 1953年加拿大第一台钴机问世应用临床。 1953年英国安装第一台直馈型行波加速器 （Mev)应用临床（体表标志）。 1980年后（铅档块的二维放疗） 。 1990年后 （CT定位的精确放疗）。
放射治疗的地位 ：
• • • 目前恶性肿瘤治疗的三大治疗手段之一； 70%以上的恶性肿瘤需要放射治疗； 与手术配合，可提高手术切除率和治愈 率； • 与化疗配合，可减低局部复发率，提高 生存率。
WHO统计资料
• 恶性肿瘤的治愈率
• 手术治愈的肿瘤 • 放射治疗治愈的肿瘤
45％
22％ 18％
• 化疗和其他方法治愈的肿瘤 5％
靶区的概念
鼻咽癌的预防照射区－－全颈
放射肿瘤治疗学
• 临床肿瘤学（放疗医师）：肿瘤病因学，病理组织学，诊 断学以及治疗方案的选择，各种疗法的配合。 • 放射物理学（物理师）：研究各种放射源的性能和特点， 治疗剂量学和防护； • 放射生物学（ 剂量师）：研究机体正常组织及肿瘤组织 对 射线反应以及如何改变这些反应的质和量问题； • 放疗技术学（技术员）：研究具体运用各种放射源或设备 治疗病人，射野设置 定位技术 摆位技术；
肿瘤放射物理学基础
高能电子束射野剂量学
高能电子线的百分深度剂量分布大致为四 部分：剂量建成区，高剂量坪区，剂量跌落区 和X射线污染区。
中心轴百分深度剂量曲线
特点：
1、表面剂量高，并随能量增加而增加。 2、剂量建成效应不明显。 3、具有有限的射程，一般等于E/2值, 可以有效的保护靶区后深部的正常组织。
用途：
主要用于治疗表浅或偏心的肿瘤和 浸润的淋巴结
得 S=2ab/（a+b）
组织补偿
为了改善人体弯曲表面对剂量分布均匀 性的影响，需外加组织补偿使剂量分布均匀。
1、组织填充物
材料：用组织替代材料制成，如薄膜塑 料、水袋、石蜡等。
位置：填充物一般放在皮肤表面
2、组织补偿器
材料：铜、铝、铅等来代替（如楔形板） 位置：必须远离皮肤，一般为15cm以上
临床剂量学原则
放疗 ‘临床四原则’: （1）最大:靶区剂量在一定范围内最大 （2）最小:靶区周围正常组织受量最小 （3）最准:靶区的定位和照射最准确 （4）最匀:靶区内的剂量分布最均匀 靶区内剂量变化不超过+ 5%
最佳靶区剂量
定义：使肿瘤得到最大的控制而不产生 正常组织并发症的剂量。
外照射靶区剂量规定
定义
任何电离辐射的实践，应当避免不必要的照射。在谋求 最优化时，应以最小的防护代价，获取最佳的防护效果， 不能追求无限地降低剂量。
所有实践带来的个人受照剂量必须低于当量剂量限值标准。
基本措施
尽量缩短受照时间 增大与辐射源的距离 人与源之间设置防护屏障
The End
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60Co治疗机
原理：利用放射性同位素60Co发射出的γ 射线治疗肿瘤，平均能量1.25MeV，与一 般深部X射线机相比有一下特点
放射肿瘤学基础
二、肿瘤细胞动力学参数
离体培养细胞和实验动物肿瘤细胞周期及其组成部分
第一节 肿瘤细胞动力学
一、根据肿瘤细胞增殖动力学划分的细胞群 二、肿瘤细胞动力学参数 三、肿瘤细胞增殖动力学特点 四、人类肿瘤的生长动力学
三、肿瘤细胞增殖动力学特点
确定肿瘤生长速率主要考虑以下因素：
细胞周期时间：不同类型肿瘤细胞的细胞周期时间（TC）不同；同一肿瘤 在不同情况下也有TC的不同。在人类肿瘤中，许多研究指出，细胞周期时 间在15h到＞100 h，平均2.3d 。
Φ=1-Tp/Td Tp: 潜在肿瘤倍增时间，在此时间内，肿瘤体积增加一倍；Td：实际肿瘤倍
增时间。变化幅度大：0-90%，细胞丢失是影响肿瘤生长的重要因素。
三、肿瘤细胞增殖动力学特点
细胞丢失 途径：
营养不良性坏死 远离血管的细胞； 细胞增殖死亡 死于免疫打击 转移 脱落 结论 如果细胞周期时间短、生长分数较高、细胞丢失少，那
一、肿瘤快增殖细胞反应
早反应组织（early response tissue)亦称快更新组织（fast renew tissue)，是指那些分裂、 增殖活跃，对射线早期反应强烈的正常组织和大多数肿瘤组织。早反应组织主要表现 为急性反应，有些组织内的干细胞在放疗开始1 ~ 2 d内就开始增殖，一般为照射后2到 3周开始再生，如粘膜、小肠绒毛细胞、皮肤、骨髓和精原细胞等。应适当延长放射 治疗的时间。因为治疗速度过快会引起早反应组织的严重反应，影响疗效。
静止细胞（quiescent cell, Q细胞） ：G0期细胞，保持生长能力，复发根源 由分化的终末细胞组成的细胞群 ：无增殖能力的衰老细胞，从肿瘤治疗角
度看已死亡。 由已死亡或正在死亡的细胞组成的细胞群：即将从细胞群内排除的细胞群
放射肿瘤学基础3
1)正常组织 损伤之后，组织的干细胞及子代细胞在 机体调节机制作用下，增殖、分化、恢 复组织原来形态的过程称做再群体化。
⒉)肿瘤组织
照射后可启动肿瘤内存活的克隆源细胞， 使之比照射或用药以前分裂更快，称为加 速再群体化。换言之，临床进行分次照射 时，每次照射剂量不可能达到破坏全部肿
瘤细胞的目的，在此期间，肿瘤细胞的再
细胞存活曲线
• 当单次照射引起上述两种效应相等,α/β值 即为两种效应相等时的剂量。
e-αD =e-βD2 α/β=D
• 正常早期反应组织具有较高的α/β值 (10Gy左右)，说明直接作用效应相对明显， 存活曲线表现的弯曲程度较小。 • 正常晚期反应组织的α/β值较低（约 3Gy），表明直接杀伤要比早反应组织少， 可修复损伤累积引起的杀伤相对较多.
例如：小鼠腹部10天内照射3.3Gyxl0次
或1.8Gyx 20次都有50％的死亡率。不论总 治疗时间是多少都可以写成10x3.3Gy＝ 20x1.8Gy，如时间延长(如用20天而不是 10天)，由于有细胞的再群体化而生物效应 降低(死亡率25％)，然而两种方案的结果一 样。如要在20天内达到50％死亡率，则实 验证明照射的分次数都要按同样比例增加， 即12x 3.3Gv＝24x1.8Gy
－βD2
细 胞 存 活 率
－αD
α/β=10Gy
Gy
当总的照射剂量被分割成较小剂量进行照 射时，由于在分次照射的间隔期，细胞有足 够的时间进行SLDR，因此，分次照射细胞 的剂量---存活曲线中存在多个肩区，当将各 肩区的起始点相连时，存活曲线接近呈一条 曲线。此直线被称为有效剂量---存活曲线。 该曲线的D0值定义为在分次照射中细胞 存活37%所需的剂量。 人类肿瘤细胞的D0值一般为3Gy
⒉)肿瘤组织
照射后可启动肿瘤内存活的克隆源细胞， 使之比照射或用药以前分裂更快，称为加 速再群体化。换言之，临床进行分次照射 时，每次照射剂量不可能达到破坏全部肿
瘤细胞的目的，在此期间，肿瘤细胞的再
细胞存活曲线
• 当单次照射引起上述两种效应相等,α/β值 即为两种效应相等时的剂量。
e-αD =e-βD2 α/β=D
• 正常早期反应组织具有较高的α/β值 (10Gy左右)，说明直接作用效应相对明显， 存活曲线表现的弯曲程度较小。 • 正常晚期反应组织的α/β值较低（约 3Gy），表明直接杀伤要比早反应组织少， 可修复损伤累积引起的杀伤相对较多.
例如：小鼠腹部10天内照射3.3Gyxl0次
或1.8Gyx 20次都有50％的死亡率。不论总 治疗时间是多少都可以写成10x3.3Gy＝ 20x1.8Gy，如时间延长(如用20天而不是 10天)，由于有细胞的再群体化而生物效应 降低(死亡率25％)，然而两种方案的结果一 样。如要在20天内达到50％死亡率，则实 验证明照射的分次数都要按同样比例增加， 即12x 3.3Gv＝24x1.8Gy
－βD2
细 胞 存 活 率
－αD
α/β=10Gy
Gy
当总的照射剂量被分割成较小剂量进行照 射时，由于在分次照射的间隔期，细胞有足 够的时间进行SLDR，因此，分次照射细胞 的剂量---存活曲线中存在多个肩区，当将各 肩区的起始点相连时，存活曲线接近呈一条 曲线。此直线被称为有效剂量---存活曲线。 该曲线的D0值定义为在分次照射中细胞 存活37%所需的剂量。 人类肿瘤细胞的D0值一般为3Gy
放射肿瘤学基础--ppt课件可修改全文
• 将受不同剂量原位照射的肿瘤细胞注入 受体动物后所形成的肺集落数与0剂量照 射形成的肺集落数相比，可求出各照射 剂量下的存活分数，并绘制出肿瘤细胞 经体内照射后的剂量存活曲线。
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8
5、体内－体外测定技术
• 采用体外集落形成方法，测定体内照射 后肿瘤细胞存活率的方法。
• 方法：将受不同剂量体内局部照射的肿 瘤取出，分别制备单细胞悬液，将一定 数量的细胞种入培养皿中，在离体条件 下培养10～14天后，存活细胞可形成集 落，计数集落，计算出存活的肿瘤细胞 数，与0剂量下存活的肿瘤细胞数相比，
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44
二、与化学药物治疗联合应用
• 1、细胞对化疗药物和电离辐射反应 的比较
• 敏感性不同 • 细胞的SLD和PLD不同 • 氧效应不同 • 抗拒性不同
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45
二、与化学药物治疗联合应用
• 2、与化学药物联合应用的理论基础 • • 空间协作 •
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三、与增温治疗联合应用
第十章
放射肿瘤学基础
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1
第一节： 肿瘤模型体系
➢常见的肿瘤模型包括： • 1、移植性实体瘤动物模型 • 2、人类肿瘤异种移植模型 • 3、多细胞球状体体外肿瘤模型
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2
一、移植性实体瘤动物模型
• 肿瘤的传代方式：从一代动物移植 到下一代。
• 实验动物：兄妹交配近亲繁殖。
• 方法：无菌分离肿瘤细胞，给同系 受体动物每只皮下接种1×104～106 个肿瘤细胞，数天或数周接种部位 出现可触及的肿瘤。
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3
➢特点：
• 重复性、稳定性、定量性好 • 因常用小鼠故对人体缺乏反应性
➢实体瘤的评价参数：
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8
5、体内－体外测定技术
• 采用体外集落形成方法，测定体内照射 后肿瘤细胞存活率的方法。
• 方法：将受不同剂量体内局部照射的肿 瘤取出，分别制备单细胞悬液，将一定 数量的细胞种入培养皿中，在离体条件 下培养10～14天后，存活细胞可形成集 落，计数集落，计算出存活的肿瘤细胞 数，与0剂量下存活的肿瘤细胞数相比，
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二、与化学药物治疗联合应用
• 1、细胞对化疗药物和电离辐射反应 的比较
• 敏感性不同 • 细胞的SLD和PLD不同 • 氧效应不同 • 抗拒性不同
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二、与化学药物治疗联合应用
• 2、与化学药物联合应用的理论基础 • • 空间协作 •
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三、与增温治疗联合应用
第十章
放射肿瘤学基础
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第一节： 肿瘤模型体系
➢常见的肿瘤模型包括： • 1、移植性实体瘤动物模型 • 2、人类肿瘤异种移植模型 • 3、多细胞球状体体外肿瘤模型
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一、移植性实体瘤动物模型
• 肿瘤的传代方式：从一代动物移植 到下一代。
• 实验动物：兄妹交配近亲繁殖。
• 方法：无菌分离肿瘤细胞，给同系 受体动物每只皮下接种1×104～106 个肿瘤细胞，数天或数周接种部位 出现可触及的肿瘤。
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➢特点：
• 重复性、稳定性、定量性好 • 因常用小鼠故对人体缺乏反应性
➢实体瘤的评价参数：
放射肿瘤学基础
缺点：
• 必须是悬浮生长细胞，成团生长，不分离。
多细胞球体生长曲线的测定
• 在显微镜下以测微尺测量20～40个球体 的直径，取其平均值，以天数为横坐标， 平均直径为纵坐标．获得多细胞球体的 生长曲线。 • 生长较慢的肿瘤细胞不适合于球体培养。 因它需要较长的培养期，使实验周期延 长，而且要消耗大量的培养液。
特点：
•
重复性、稳定性、定量性好
• 因常用小鼠故对人体缺乏反应性
Animal Tumor Models in Vivo Routes of Challenge
• • • • • • • IP (Intraperitoneal) SC (Sub-cutaneous) IM (Intra-Muscular) ID (Intra-dermal) IV (Intravenous) IT (Intra-thecal) PO (Orally)
生长速率的变化。
• 一是从照射时算起，肿瘤再长到与照 射当时同等大小所需的时间； • 一是从照射时算起，肿瘤长到指定大 小所需的时间（TX射线），与对照组肿
瘤长到同等大小所需时间（T肿瘤）相
比较。
• 优点：照射的剂量范围大(从几个戈瑞
到几十戈瑞均可），但是每个剂量点
需要8～10只动物，实验周期较长，从
1. Inject mice with enough cells to form a tumor
2. Irradiate when 6mm diam
3. Determine the dose of radiation that is needed to cure 50% of mice. Threshold-sigmoid 100 curve that goes from Percent of 10% to 90% cure mice with 50 tumors over about 10Gy in a clinical fractionation 0 scheme (which is 0 10 20 30 40 50 60 70 80 hard to do in mice).
放射肿瘤学基础
放射肿瘤学基础⼀、辐射⽣物效应原理△(⼀）电离辐射的种类⒈电磁辐射：x射线、γ射线⒉粒⼦辐射⑴α粒⼦：质量⼤，运动慢，短距离引起较多电离。
⑵β粒⼦或电⼦：质量⼩，易偏转，深部组织电离作⽤。
⑶中⼦：不带电荷的粒⼦，⾼传能线密度射线。
⑷负π介⼦：⼤⼩介于电⼦和质⼦之间，可以带＋、－或不带电。
⑸重离⼦：某些原⼦被剥去外围电⼦后，形成带正电荷的原⼦核。
（⼆）直接作⽤和间接作⽤1.直接作⽤（P52）当X射线、γ射线、带电粒⼦或不带电粒⼦在⽣物介质中被吸收时，射线有可能直接与细胞中的靶分⼦作⽤，使靶分⼦的原⼦电离或激发，导致⼀系列的后果，引起⽣物学变化。
2.间接作⽤（P52）射线通过与细胞中的⾮靶原⼦或分⼦（特别是⽔分⼦）作⽤，产⽣⾃由基，后者可以扩散⼀定距离达到⼀个关键的靶并造成靶分⼦损伤。
(三）辐射对⽣物作⽤的机制（P53）(四）不同类型细胞的放射敏感性（P53）⒈ B-T定律：∝繁殖能⼒/分化程度⒉ cAMP：∝1/cAMP （淋巴细胞、卵细胞）⒊间期染⾊体体积：∝体积⒋线粒体数量：∝1/线粒体数量(五)传能线密度与相对⽣物效应⒈传能线密度（linear energy transfer，LET）传能线密度是指次级粒⼦径迹单位长度上的能量转换，表明物质对具有⼀定电荷核⼀定速度的带电粒⼦的阻⽌本领，也就是带电粒⼦传给其径迹物质上的能量。
常⽤⽤千电⼦伏特/微⽶表⽰（keV/µm)表⽰，也可⽤焦⽿/⽶表⽰。
单位换算为：1keV/µm＝1.602×10-10J/m⒉辐射⽣物效应与传能线密度的关系⑴射线的LET值愈⼤，在相同的吸收剂量下其⽣物效应愈⼤；⑵ LET与电离密度成正⽐，⾼LET射线的电离密度较⼤，低LET射线的电离密度较⼩。
其中，电离密度是单位长度径迹上形成的离⼦数；⑶根据LET，射线可分为⾼LET 射线和低LET射线。
低LET射线：X射线、γ射线、电⼦线等；⾼LET射线：中⼦、质⼦、α粒⼦、碳离⼦等。
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实验中每天或每两天（由肿瘤生长速率 而定）测量肿瘤大小，所得结果用时间（横 坐标）与肿瘤大小（纵坐标）绘制肿瘤曲线 。当肿瘤长到一定大小时（大鼠：8～10mm ；小鼠2～4mm）则可进行多种方案处理， 观察处理后肿瘤生长速率的变化。 • 一是从照射时算起，肿瘤再长到与照射当时 同等大小所需的时间； • 一是从照射时算起，肿瘤长到指定大小所需 的时间（TX射线），与对照组肿瘤长到同等大 小所需时间（T肿瘤）相比较。
2、肿瘤细胞群的增殖动力学
肿瘤是生物体内按自身规律增殖的细胞群 ，它的增殖不受机体的正常稳定控制系统约 束。 1）肿瘤内的细胞群 • 分裂细胞：处于周期中的细胞，有一定的细 胞周期时间。 • 静止细胞：G0期细胞，保持生长能力。 • 无增殖能力的细胞：从肿瘤治疗角度看已死 亡。 • 破碎细胞
2021/3/11
2、 TCD50 TCD50即50%肿瘤控制剂 量（50% tumor control dose）
• 评价某种放射治疗方案对肿瘤的抑 制程度；
• 测定方法：将有同等大小肿瘤的荷 瘤动物分组→不同剂量局部照射肿 瘤→定期观察→分析（以肿瘤局部 控制率为纵坐标，照射剂量为横坐 标制图） → TCD50。
2021/3/11
4、肺集落测定
• 方法：荷瘤动物原位照射肿瘤后→取瘤 制成单细胞悬液→将已知数量的单细胞 悬液注入受体动物→3周后处死动物→计 数肺集落形成数。
• 将受不同剂量原位照射的肿瘤细胞注入 受体动物后所形成的肺集落数与0剂量照 射形成的肺集落数相比，可求出各照射 剂量下的存活分数，并绘制出肿瘤细胞 经体内照射后的剂量存活曲线。
2021/3/11
5、体内－体外测定技术
• 采用体外集落形成方法，测定体内照射 后肿瘤细胞存活率的方法。
• 方法：将受不同剂量体内局部照射的肿 瘤取出，分别制备单细胞悬液，将一定 数量的细胞种入培养皿中，在离体条件 下培养10～14天后，存活细胞可形成集 落，计数集落，计算出存活的肿瘤细胞 数，与0剂量下存活的肿瘤细胞数相比
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➢三、乏氧细胞再氧合 • 分次照射后乏氧细胞变成为氧合细
胞的现象 • 乏氧细胞再氧合是临床肿瘤放射治
疗中，小剂量分次照射方案制定的 重要细胞学基础。
2021/3/11
第三节 肿瘤细胞动力学
• 研究肿瘤细胞群的增殖动力学，是 观察细胞的运动，以形容一个细胞 群的生长来说明肿瘤细胞总数的变 化，而不是个体细胞的循环；
第十章
放射肿瘤学基础
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第一节： 肿瘤模型体系
➢常见的肿瘤模型包括： • 1、移植性实体瘤动物模型 • 2、人类肿瘤异种移植模型 • 3、多细胞球状体体外肿瘤模型
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一、移植性实体瘤动物模型
• 肿瘤的传代方式：从一代动物移植 到下一代。
• 实验动物：兄妹交配近亲繁殖。 • 方法：无菌分离肿瘤细胞，给同系
，得出某剂量下细胞的存活分数 。
2021/3/11
二、人类肿瘤异种移植模型
• 多种人类肿瘤细胞可以在免疫缺陷的动物中以异种 移植生长。通常用于异种移植的受体动物为裸鼠
• 优点：保留人类的核型及各自的反应特性。
• 缺点：
①排斥反应； ② 移植肿瘤细胞在小鼠体内发生动力学和细胞选择，
出现乏氧细胞； ③移植肿瘤在小鼠体内维持人类肿瘤的组织学特性，
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第二节 低氧及再氧合
一、乏氧细胞 • 氧含量非常低的细胞，对辐射不敏
感 • 肿瘤由两部分细胞组成。一部分是
含氧细胞，对辐射敏感 ；另一部分 是乏氧细胞(10~20%)，对辐射不敏 感
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➢二、组织氧合
• 改变组织氧合状况，提高临床上对肿瘤 放射治疗的治愈率 1、高压氧舱 2、照射同时，于常压下吸入含有95％ 氧气与5％二氧化碳的混合气体 3、照射前给病人吸入10％氧气的方法 4、采用传递修饰剂（如氟碳乳剂），由 于它携带大量的氧，能进入组织的乏氧 区后放出氧
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➢1、正常组织的增殖动力学
受自动稳定控制系统的控制：到一定程 度细胞增殖就会停止，主要有2种生长控 制： 1）直接作用于细胞群，由子代细胞产生 的对细胞增殖的反馈作用； 2）作用于细胞周围环境，可以同时对几 种细胞群起作用
此外，神经调节、营养、温度等也起 一定的调节作用。
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• 由于正常细胞群和肿瘤细胞群增殖 动力学的差异，射线对它们产生不 同的影响和损伤，通过改变影响因 素，扩大损伤差异，为提高肿瘤治 疗疗效提供细胞学基础。
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一、正常组织的增殖动力学
➢人体的细胞群根据其功能，可以分为以 下几组: 1、休止细胞群：没有细胞分裂或DNA成 分改变 2、增殖不稳定的细胞群：在机体的生命 期内不断增殖，但速度渐慢，增殖略大 于丢失。 3、更新或增殖稳定的细胞群 4、肿瘤细胞群
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➢特点：
• 有一定组织学特性与体内肿瘤生长相似 • 中心为非周期性类G1期细胞－乏氧性细
胞 • 更好的模拟了体内实体瘤，有利于增敏
剂和化疗药物的研究。
➢ 缺点：
• 必须是悬浮生长细胞，成团生长，不分 离
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➢ 细胞群的组成
• 1）非同步的周期细胞 • 2）非周期性的类G1期细胞 • 3）非周期性的类G1期乏氧细胞
受体动物每只皮下接种1×104～106 个肿瘤细胞，数天或数周接种部位 出现可触及的肿瘤。
2021/3/11
➢特点：
• 重复性、稳定性、定量性好 • 因常用小鼠故对人体缺乏反应性
➢实体瘤的评价参数： 1、肿瘤生长速率：通过测量肿瘤大小
（平均直径或体积）表示肿瘤生长 速率的快慢。样本量要大。
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而基质组织则来源于小鼠。在对人类肿瘤细胞异种 移植物的研究中，血管系统的供应起十分重要的作 用，因此，所得结果的确切性则较鼠类肿瘤的研究 差。
2021/3/11
三、体外肿瘤模型系统－ 多细胞球状体
• 某些肿瘤细胞在培养中形成多细胞 球状体，即每通过一次细胞分裂， 子细胞粘在一起形成球形细胞团， 随培养时间增加，细胞团逐渐增大 ，有时可成为由数百万细胞组成的 一个大细胞团。