辽宁省肿瘤医院放疗科-肿瘤放射治疗学

受损伤细胞的转归
• 凋亡 • 分裂死亡 • 分裂畸变 • 不能分裂, 但保持生理功能 • 分裂一代或几代 失去分裂能力 • 没有改变或改变很少
• 加速再增殖
1.2 细胞水平的放射 生物效应
细胞周期
• G0--- 静止期 • G1--- DNA合成前
期 • S --- DNA合成期 • G2--- DNA合成后 •• 期 M G0-、--S有期丝相分对裂不期敏感 • G1期相对敏感 • G2、M 期敏感
放射治疗
(Radiation Therapy, RT)
• 利用电离射线(Ionizing
Beam)治疗疾病,特别是各类恶性 肿瘤的临床学科,故亦可称放射肿 瘤学-Radiation Oncology
• 放射物理
放射生物 临床放疗
肿瘤放射治疗学
1895年 Roentgen 发现X
线 阴极射线管
12/22/189 5
秒至数小时）
• 生物过程（数小时至十数年） -- 细胞死亡(肿瘤控制，晚 期损伤)，第二原发肿瘤
分子生物学
细胞水平生物学
整体水平生物学
Surviving fraction
1 0.1 0.01
SC6 9 U2 S QD9 A5 4 9 A1 8 47 SCC6 1 M CF 7
0.001
0
2
4
6
8 10 12
单位轨迹上能量传递的水平
低LET射线: X射线 (<10kev/μm) 射线
电子线
高LET射线: 中子 (≥10kev/μm) 粒子
负π介子
电离射线与物质的相互作用
x、 射线
• 光电效应 • 康普顿效应 • 对电子效应
电子线
• 电离 • 激发 • 韧致辐射
电离射线的剂量吸收
• 射线与（穿射）物质相互作用，其 能量被物质吸收
百度文库
• 放疗的原理：肿瘤和正常
增殖的
组织在增殖和修复能力上
肿瘤
细胞
的差异
放射敏感性的概念
➢ 肿瘤细胞对放射线的反应，包括肿瘤退 缩的速度和程度。
➢ 包括肿瘤和正常组织对放射作用的相对 反应
➢ 放射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
放射敏感性的分类
• 高度敏感：精原细胞瘤、白血病、恶性淋 巴瘤
1896年 第一例放射治疗 1920s X线治疗喉癌 镭治疗宫颈癌 1930s Courtard 建立了分次放射治疗的方法 1950s 钴-60治疗恶性肿瘤 1970s CT应用肿瘤诊断和治疗 加速器治疗恶性肿瘤
模拟定位机应用 1980s MRI应用肿瘤诊断和放射治疗
放射治疗计划系统(TPS)应用 1990s 适形放射治疗及调强放射治疗(IMRT)
放疗前的准备---热缩膜固定
CT扫描
治疗靶区勾画及治疗计划设定
• 精确放疗靶区勾画 • 精确正常组织勾画 • 精确放疗治疗计划设计
靶区勾画
精确的放射治疗计划
放疗质量验证
患者位置和机器剂量验证
放疗中的质量保证
• 监测患者一般状态，症状的动态观察 • 血生化指标。 • 放疗中影像学复查 • 照射野区域的对症处理。 • 放疗CBCT。
人肿瘤及正常组织的 / 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
大部分肿瘤的 / 比值与早反应组织 接近或略大于早反应正常组织
分割量与细胞生存
A 单次剂量 B
细
胞
存
活
率
高/值：早反应组织
大部分恶性肿瘤
低/值：晚反应组织
增殖缓慢的恶性肿瘤
二.放疗临床总论
放射治疗方式
射线产生的 自由基破坏DNA
>H+1000 - 100O-0H - 40
直接作用
间接作用
放射生物学
细胞对射线的反应
从放射生物学观点，对一个细胞来讲， 如果失去无限增殖的能力，就意味着细胞的 死亡。因为细胞只有在不断分裂的情况下才 能生存下去。
DNA 的 破 坏 中断 了细 胞分 裂所 必 须 DNA 复制过程。
综合症
• 止血：鼻咽癌，宫颈癌等
To Cure —Sometimes To Relieve —Often To Comfort — Always
有时治愈，常常帮助，总是安 慰
-----特鲁多医生的墓志铭
无法手术的早期患者，放疗可作为一种有可能治愈的手段
有远处转移的患者，放疗也是有效的姑息治疗方法， 如：骨转移、脑转移患者放疗后可缩小局部病灶，缓 解症状
细胞周期的再分布
• 细胞周期有不同的放射敏感性 • 敏感细胞杀灭，不敏感细胞进入敏感期
再充氧
• 乏氧细胞的放射敏感性
氧浓度
较富氧细胞低2.5-3倍
• 分次放射治疗后，富氧
细胞杀灭，乏氧细胞再
血
充氧，放射敏感性增加
管
富氧
坏死 乏氧
再增殖
• 正常组织修复损伤、增殖
• 肿瘤组织加速再增殖
--克服：加速超分割， 加用化疗等等
• 单位：Gy(格雷，Gray) • 1 Gy =100cGy =100rad=1J/Kg
1 Gy = 1
60J 1KJg/水Kg 水温↑ 0.012 0C
60 Gy
人
?
1 Gy = 1
60J 1KJg/水Kg 水温↑ 0.012 0C
60 Gy
人
死亡
放射生物学
• 探讨放射线与生物体的相互作用，即放射线对肿瘤组织和 正常组织的效应，以及这两类组织被照射后所起的反应
放疗区域的皮肤变化应如何处理？
放疗区出现的皮肤变化（如：皮肤红斑等）是放疗后血管反应的结 果，可出现表皮剥脱、甚至溃疡
处理方法
皮肤要充分暴露，避免磨擦 内衣和衣领要柔软、干净，尽量不穿化纤内衣 不能让日光暴晒和风吹 不能用过热的水洗浴 不能用刺激性强的洗涤用品 不能用手去搔抓，否则会使破溃区变大而且不易愈合 严重时可对症用药：氢地油、红霉素等等
• 外照射，或称远距离放射: 放射 源位于体外一定距离, 集中照射 某一处组织, 是最常用的方式
• 内照射，或称近距离放射：指 放射源密闭后直接放在人体表 面、自然腔道内或组织内
前列腺癌的外照射与内照射
四野外照射
3
后
I125粒子植 入内照射
2
前列腺轮廓
I125粒子
4
前
1
放射治疗的分类
化 疗
根治性放疗
接受放疗后，患者应当注意些什么？
定期随诊复查 积极治疗放射副反应和后遗症 保障营养，以易消化吸收的高蛋白、高维生素的饮食为主 注意休息、预防感冒 继续服中药或进行免疫疗法以提高机体免疫功能，防止转移 和复发 对照射过的部位，即使疑有局部复发，也不可轻易采取创伤 性检查，否则伤口不易愈合。特别要注意鉴别是复发还是放 射反应，有时要经过一段时间，才能慎重作出诊断
• 主要在三个层面推动放射肿瘤学的发展：
1）判明机制，提供理论基础，如对乏氧和DNA损伤修复机制 的阐述
2）发展新的治疗策略，如乏氧增敏剂、非常规放疗 3）放疗的模式研究，即疗效或损伤预测模式和各类不同照射
方式之间合理切换模式的研究
辐射作用的时相
• 物理过程--能量吸收 电离和激发（10-16至10-12秒） • 化学过程--自由基形成 损伤出现（10-12至10-2秒） • 生化过程—DNA受损 损伤修复/无法修复/错误修复（1
脑转移患者放疗后可缩小局部病灶，缓解症状
影响肿瘤对放疗敏感性的因素有哪些？
组织来源 分化程度 病理/组织学类型 所处期别：早、中、晚期 大小 所在部位
放疗前的准备
需要明确肿瘤的病理学诊断、分期 患者一般情况 影像学资料（治疗前及复查） 术后患者需要手术记录 近期血生化 需要了解患者是否有骨髓抑制和肺部感染等并发症
• 中度敏感：基底细胞癌、鳞状细胞癌、非 小细胞肺癌
• 低度敏感：大部分脑瘤、软组织肿瘤、骨 肉瘤及恶性黑色素瘤
放射敏感性与放射治愈性
放射敏感性与放射治愈性
• 不存在明确的相关性
• 放射敏感高的肿瘤往 往分化程度低，恶性 程度较高，容易发生 远处转移，未必具有 可治愈性
喉鳞癌血管内侵犯
1.3 细胞存活曲线及早、晚 反应组织
放射治疗为首选根治疗法
鼻咽癌，喉癌，扁桃体癌，舌癌， 恶性淋巴瘤， 宫颈癌， 皮肤癌， 颈段食道癌等
放射治疗为主要治疗
颅内肿瘤， 上颌窦癌，下咽癌， 肺癌，胸腺癌， 下段食道癌， 直肠癌， 乳腺癌， 膀胱癌， 淋巴瘤等
姑息性放射治疗
(Palliative RT)
• 止痛：有效率80%以上
• 减轻压迫：颅内高压，脊髓截瘫，上腔静脉
术后放疗
新辅助放疗
姑息性放疗
• 给予肿瘤致死剂量 • 主要用于手术后易
• 全部消灭肿瘤原发 复发的肿瘤
及转移灶
• 防止复发及转移，
提高生存期
• 在化疗或手术前进 行放疗
• 缩小肿瘤，缩小手 术切除范围，保留 器官功能
• 对晚期肿瘤的原发 和转移病灶，不以 治愈为目的的放疗
• 主要目的是延长生 命，改善疼痛、压 迫等症状
放疗与手术治疗、化疗一起，被称为肿瘤治疗的三大手段 内分泌肿瘤 靶向治疗 免疫治疗 中医中药等
手术
放疗
化疗
免疫靶向等治疗
50～70%以上的恶性肿瘤患者在治疗过程中需要放射治
疗
Bentzen SM, et al., Radiother Oncol 2019; 75: 355–365 Delaney G, et al.. Cancer 2019; 104: 1129–1137
Dose (Gy)
1.1 分子水平的放射 生物效应
射线作用的靶
DNA
射线引致 DNA损伤
DNA是主要的靶点
利用由钋产生的α 粒子进行的微束实验显示：细胞 核是辐射敏感部位
Polonium α particles
0 10µm
Scale of cell and needle
射线的直接和间接作用
• 直接作用：
任何形式的辐射，如X或γ射线等被生物体吸收，直接 作用于细胞的关键靶区，使靶自身被激发或电离，从而 产生一系列的生物改变。
• 间接作用：
辐射作用于细胞中的其他原子或分子（通常是水），产 生自由基，由自由基作用使靶产生损伤。
射线作用的分类
射线直接
每 破1坏GDNyA产生: 碱基损伤 单链断裂 双链断裂
CT模拟机 2000s PET-CT问世 TOMO Cyberknife 质子刀 MRI定位机
• 放射技术的发展概况
一.放射生物学基础
放射物理 放射生物 临床放疗
肿瘤放射治疗学
放射治疗
物
生
理
物
手
效
段
应
粒子射线
电子线(线) 粒子 中子 负π介子 质子
光子射线
X 射线
射线
线性能量传递(LET)
放射生物学中的五个R
• 放射损伤的修复(repair) • 细胞周期再分布(redistribution) • 再充氧(reoxygenation) • 再增殖(repopulation) • 放射敏感性(rediosensitivity)
放射损伤的修复
• 亚致死性损伤的修复 • 潜在致死性损伤的修复
细胞杀灭的“靶学说”
• 细胞的DNA双链中的某一特定区域存在关键位点即存 在所谓的靶
• 靶受到放射损伤后将直接或间接引起细胞死亡 • “单击单靶杀灭”：假设单次打击细胞内的单个关键
靶点即可引起细胞的死亡（又称为α型细胞死亡）
• “单击多靶杀灭” ：假设细胞内有n个靶, 只有把n个
靶全部打中, 细胞才会死亡(又称β型细胞死亡)
细胞存活曲线及数学模型
密集电离
稀疏电离
早、晚反应组织生物学特点
• 根据细胞增殖动力学，可把正常组织和肿瘤分 成二大类，在临床上直接表现为放射反应出现 时间的早晚。
• 增殖快的为早期反应组织或肿瘤，如皮肤和小 肠上皮细胞等，增殖慢的为晚期反应组织或肿 瘤如CNS，肺等组织。
晚反应组织 早反应组织
肿瘤放射治疗学
－总论及生物学基础
辽宁省肿瘤医院放疗科
穆毅
2018年 恶性肿瘤的全球统计
新发病例 新发死亡
(百万)
(百万)
男性 10.4
5.2
女性 8.2
4.4
总计 18.6
9.6
Jemal A, et al. CA Cancer J Clin 2019; 61:69–90
2019年上海市恶性肿瘤统计
➢ 标化发病率188/106，新发病例4.6万（男性54%） ，每千人中3人以上罹患癌症
➢ 三万人因癌症死亡（男性60%），居心脑血管疾病 后第二位死因，每千人中2人以上因癌症而死亡
➢ 累计约18万存活着的癌症患者，每百人中就有超过 1人是癌症患者
上海预防医学杂志 20(8): 421
肿瘤治疗总体概况
WHO表示：可以治愈的肿瘤中，通过放疗治愈的占40%
1. 王颖,等.家庭医药.2019.05:14-15. 2. 闰海霞,等.当代医学.2010,16(19):37-38 3. Baskar R, et al. Int J Med Sci. 2012;9(3):193-9. 4. 林清.家庭医学.2015,08:25. 5. 王绿化.《肿瘤放射治疗学》人民卫生出版社.2016.