放射治疗技术_第三章放射生物..

影响辐射生物效应的主要因素

机体有关因素

种系：演化越高，结 构越复杂，越敏感

个体发育：发育完善 程度与敏感性成反比 （致死、致畸）
一、放射生物学的基本概念 二、临床放射生物学效应 三、放射治疗的时间、剂量分割模式 四、提高放射生物学效应的方法 五、加温治疗的原理及应用
正常组织的放射生物学效应
百分深度剂量是描述射线中心轴不
同深度处相对剂量分布的物理量。
传能线密度是描写射线质的一种物
理量。
相对生物效能

引起某一生物 效应所需剂量 与所观察的辐 射引起引起同 一生物效应所 需剂量的比值
自由基与活性氧

自由基：机体 氧化反应中产 生的有害化合 物，具有强氧 化性，可损害 机体的组织和 细胞，进而引 起慢性疾病及 衰老效应。



L-Q模型（线性二次模型）



是将DNA双链断裂与细胞存活曲线联系起 来的数学模型。 BED（biologically effective dose）生物效应 剂量。 基本数学公式 E=αd+βd2 或 E=nd(α+βd) BED=nd×[1+d/(α/β)] 其中n代表分次数，d代表单次剂量（单位 ：Gy）
正常组织的放射生物学效应

辐射所致细胞的损伤和修复
放射性损伤：致死性损伤（不可修复）、 亚致死性损伤（可完全修复）、潜在致死 性损伤（一定条件下可修复）
正常组织的放射耐受性


耐受剂量 产生临床可接受的综合征的剂量 可分为最小的损伤剂量（TD5∕5）和最大损 伤剂量（TD50∕5） TD5∕5（TD50∕5）：在所有用标准治疗条件 的肿瘤患者中治疗后5年内因放射治疗造成 严重放射损伤的患者不超过5%（50%）时 的照射剂量。



有丝分裂期 M期 G1期 DNA合成S 期
分列前期 G2期

正常组织的放射生物学效应

细胞周期放射敏感性为M＞G2＞G1＞S期 细胞存活曲线：通过测量受不同辐射剂量 照射后，有增殖能力的细胞在体内、外形 成克隆或集落的能力，即根据其存活率的 变化所绘制出的剂量-效应曲线。（临床意 义P57）
酶反应 修复 基因变异/癌变 DNA不能复制/ 有丝分裂停止 细胞死亡
影响辐射生物效应的主要因素





辐射有关因素 辐射种类：电离密度、穿透能力 辐射剂量：半致死剂量，与敏感性成反比 辐射剂量率：频率，与生物效应成正比 分次照射：分次越多，生物效应越小 照射部位：腹部＞盆腔＞头颈＞胸部＞四肢 照射面积：受照面积与生物效应成正比 照射方式：内、外、混合，多向＞单向
电离辐射来源
天然辐射
：太阳、宇宙射线、地 壳的放射性核素 人造辐射：医用设备、核反应堆
手机辐射？ “非电离辐射”：能量低，不会引
起物质电离。
射线对DNA
造成损害，而 使细胞分裂受 到阻碍，导致 细胞分裂失败 或细胞损伤。
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传能线密度

电离辐射贯穿 物质时，因碰 撞而发生的能 量转移，直接 电离粒子在其 单位长度径迹 上消耗的平均 能量。

早反应组织的特点是：组织细胞更新快， 照射后损伤表现快，一般照射后2-3周表现 出来，少数增殖快的组织照射后1-2天后就 开始增殖。如小肠、皮肤、黏膜、生殖细 胞等。 晚反应组织的特点是：细胞群体增殖很慢， 增殖层的细胞在数周甚至1年或更长的时间 内不进行增殖更新。如脑组织、脊髓、肾、 肺、肝等。 肿瘤细胞 大多数处于增殖期，其对射线反应类似于 早反应组织。
自由基与活性氧

活性氧是指氧的某些代谢产物和一些反应 的含氧产物。 O2 – 、H2O2 、-OH是体内活性氧的主要形式。

自由基与活性氧

自由基对DNA的 损伤 自由基对生物膜的 损伤

氧效应与氧增强比

氧效应：受照射的组织、细胞或生物大分 子的辐射效应随周围介质中氧浓度的升高 而增加。
氧增强比OER=缺氧条件下产生一定效应所需剂量
细胞存活曲线是用来描述辐射吸收剂量与存活 细胞数量之间的关系。 细胞存活（Cell survival）和细胞死亡（Cell Death）的放射生物学定义： 电离辐射后，细胞有两种主要的效应，即功能 丧失和生殖能力丧失。 对于已分化不再增殖的细胞，如神经细胞、肌 肉细胞或分泌细胞，丧失其特殊功能便可认为是死 亡；而对于增生细胞，如造血干细胞或离体培养生 长的细胞，丧失维持增生的能力，也就是失去完整 的增殖能力，便称为死亡，即增殖性死亡 （reproductive death）。

电离：将电子 从基态激发到 脱离原子。 电离辐射：是 指波长短、频 率高、能量高 的射线（粒子 或波的双重形 式），是一切 能引起物质电 离的辐射总称
带电的粒子通过物质时，和物质中原子壳层的
电子碰撞，由于静电作用，使壳层电子产生加速运 动，因而获得足够的能量而变成游离电子，它与正 离子构成一个离子对。这就是电离作用。 离子对是负离子（包括电子e）与正离子的合 称。 离子对是电离作用的结果。
内容复习： 1、放疗是利用的X射线怎样的物理特性？ 2、高能电子线的主要用途？ 3、简述临床剂量学四原则？ 4、对于高能X射线和60钴γ射线的影响因素 分别是什么？ 5、选择电子线能量大小的根据及计算方法？
第三章 临床放射生物学基础
学习要点 掌握内容 熟悉内容
：放射生物学的概念
：临床放射生物学效 应、“4R” ：剂量分割、提高生 物学效应的方法、加温治疗
有氧条件下产生一定效应所需剂量

氧效应与氧增强比
氧
效果
剂量
靶学说
靶学说 单击模型 多击模型 单靶与多靶 靶分子

电离辐射作用的三个阶段
（1）物理阶段:10-18—10-12s射线照射路径上的能 量释放、激发和电离 （2）化学阶段：激发电离，化学键断裂、自由基 形成，分子结构破坏和修复正常 （3）生物阶段：分子结构破坏
了解内容
一、放射生物学的基本概念 二、临床放射生物学效应 三、放射治疗的时间、剂量分割模式 四、提高放射生物学效应的方法 五、加温治疗的原理及应用
射线为什么能够杀死肿瘤细胞？
放射生物学概念

放射生物学是研究电离辐射在集体、个体、 组织、细胞、分子等各种水平上对生物作 用的科学。 涉及范围：原初反应（光能的吸收与传 递）、物理、化学和生物学方面的改变