临床放射生物学(冯炎)
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– 平行排列：肾单位、肺泡等 – 串联排列：脊髓等 – 其他：如脑介于上述二者之间。
容积效应取决于组织功能性亚单位排列 结构及靶细胞迁移的速度和距离。
容积效应是临床耐受性的重要因素，但 有别于敏感性，如肺、肾等
正常组织的容积效应
❖ 皮肤；较大容积效应 ❖ 肺： 较大容积效应 ❖ 脊髓：较小容积效应 ❖ 肾：结构相似于肺和肝，部分耐受量低
➢ 部分容积受到较高的照射剂量→肾纤维化和肾小球 硬化→分泌血管紧张素→恶性高血压
低剂量照射的超敏效应（HRS）
✓ HRS→生物效应的增加，不代表细胞内 在放射敏感性改变。
✓ 至今为止，在45株细胞株中78%中存在 HRS现象。
✓ HRS与组织学类型，P53状态，细胞凋亡， 细胞周期时间或G1阻滞均未发现相关性。
细胞的增殖
剂量的记忆
急性反应组织能很快产生细胞增殖，恢复到正 常状态。因而对再次治疗反应相似于第一次治 疗
后期反应组织增殖速度慢，在开始增殖前有一 个较长的潜伏期，一般来说，只能给予一个部 分耐受量（大约50%-75%的耐受量）
目前再次治疗时，正常组织耐受性资料主要来 自于动物实验，而很难从临床中获得
诱导化疗
原理：
– 减少肿瘤干细胞数及消灭远处转移 – 改善肿瘤内血供 – 减少对射线有抗性的肿瘤细胞
目的：
– 降低照射剂量，缩小照射范围 – 降低放疗并发症，提高生存率 – 如在晚期乳腺癌中。
诱导化疗
诱导化疗在头颈部肿瘤中并没有导致无瘤生存 或生存率增加
可能原因：
– 药物或射线对肿瘤细胞有相同的敏感性或抗性 – 药物能诱导肿瘤细胞对射线产生抗性（尚未证实） – 药物导致肿瘤细胞增殖速度加快
亚致死性损伤的修复 潜在致死性损伤的修复
决定细胞杀灭的因素
细胞内氧状态 细胞周期时相 细胞增殖能力 异质性：不同的肿瘤和正常组织在放射
敏感性及修复方面存在显著的差异性
分子标志物
分子标志物如P53蛋白能预测辐射生物效 应
辐射能诱某些基因的表达，如细胞因子 和生长因子等
肿瘤细胞和正常组织通过信号传递，细 胞周期的调控和DNA的修复而启动辐射 生物效应以及靶向治疗等
不同病人肿瘤也存在异质性。
细胞增殖动力学提示
实行缩短疗程的加速放射治疗计划 Burkitt淋巴瘤 炎性乳腺癌 某些头颈部肿瘤
其他因素与细胞增殖的关系
手术或药物处理 肿瘤不完全切除肿瘤 细胞 增殖加速
头颈部肿瘤中，手术及颈淋巴结切除后 由于残留肿瘤细胞增殖降低术后放疗疗 效 术后放疗尽快实施
临床放射生物学:
从实验室走向临床的桥梁
引言：
50年来临床放射生物学所 取得的主要研究业绩
射线作用的靶区
DNA是射线作用于细胞的主要靶区 增殖性细胞死亡是大部分正常组织和肿
瘤细胞照射后死亡的主要形式 射线所致细胞杀死是呈指数性的（不是
按细胞数），即同样的剂量照射产生同 样指数性细胞死亡
细胞损伤的修复
上述放射反应的出现决定于细胞更新的 速度及分化细胞的寿命
生物效应和分次剂量
临床相关剂量在1-3Gy时
– 对正常组织急性反应
影响较少
– 正常组织后期反应 射放射敏感性）
分次剂量密切相关（分次照
原因
– 急性正常组织损伤主要来自于α损伤（高α/β值）
– 后期损伤主要ห้องสมุดไป่ตู้自于β损伤（低α/β值）
– 间接性的后期损伤的α/β相似于急性反应组织
再次治疗时要考虑的因素
首次治疗时是否达到全部耐受的剂量 首次治疗时是否有残留 两次治疗相隔时间 两次治疗时的靶区范围是否相同 重要器官的结构和功能情况等
肺
在第一次受到亚耐受量照射后需要较长 时间恢复（不是修复）
第二次照射的耐受性较差
脊髓
第一次亚耐受量照射后需中等长的时间 才能恢复
不同的肿瘤照射后增殖的速度和程度有 很大的不同
人肿瘤照射后细胞增殖
目前尚无直接的办法测定人体肿瘤分次 治疗中的增殖
只能根据间接的方法来推测其存在
细胞增殖存在的间接证据
在头颈部肿瘤中，90%的复发在照射后 两年内，显著短于肿瘤倍增时间所预测 的复发时间
治疗疗程延长时剂量必须增加，显著超 过预计的所需要的剂量。平均每日由于 细胞增殖而需增加0.6Gy，甚而达到 1.0Gy。
第二次照射后，两次照射达的总的生物 剂量相等耐受生物剂量的130%-135%
膀胱
再次照射的耐受性并不会随两次照射间 隙时间增加而增加
第二次照射后膀胱损伤很早产生
肾脏
再次照射的耐受性随二次相隔时间的增 加而降低
提示：亚临床损伤不断的发展
正常组织耐受性和容积效应
功能性亚单位的排列主要形式
在动物中应用药物（如CTX）治疗后证实肿瘤 细胞增殖速度明显加快，其速度及潜伏期与照 射相仿
细胞增殖动力学的临床意义
在常规照射6-7周内，早期反应正常组织 及大部分肿瘤细胞增殖速度明显加快
诱导化疗一方面能产生肿瘤细胞死亡， 另一方面又能使肿瘤细胞增殖速度加快， 特别在达到肿瘤CR时要注意。
缩短放射治疗的疗程是较好的方法
临床放射生物学在放射治疗中 的作用和地位
提供理论根据 制定治疗策略 设计治疗计划→达到个别化的治疗→临
床验证上述理论的正确性
临床放射生物学的基本理论： 四个“R”
细胞的修复 细胞的增殖 分次放疗的氧化 分次放疗中细胞周期的分布
动物肿瘤经照射后的细胞增殖
数种动物肿瘤（如纤维肉瘤、横纹肌肉 瘤）已被证实照射后肿瘤增大的速度超 过未照射时的倍增时间
加速照射
加速照射的程度也常受到正常组织的制 约，常用的方法有以下三种 ：
并发症
在一日多次照射中，要注意后期反应并 发症，如放射性骨髓炎等
正常组织的辐射损伤
急性反应：发生于放疗疗程以内 后期反应：发生于放疗疗程结束以后 间接性与继发性的后期反应：
– 临床出现要早于后期反应 – 主要见于上皮下的组织 – 发生率及严重性决定于急性反应的严重性
HRS
➢ 在低剂量率照射时，存在反向剂量率效应 ➢ 在低剂量照射存在的HRS的细胞株，在低剂量
率照射时也同样存在HRS ➢ 已证实，在黑色素瘤和软组织肿瘤存在HRS ➢ 在淋巴瘤和乳腺癌中不存在HRS ➢ 在人的皮肤研究中，不存在HRS ➢ 在人类前列腺癌治疗中，经测定皮肤基底细胞
容积效应取决于组织功能性亚单位排列 结构及靶细胞迁移的速度和距离。
容积效应是临床耐受性的重要因素，但 有别于敏感性，如肺、肾等
正常组织的容积效应
❖ 皮肤；较大容积效应 ❖ 肺： 较大容积效应 ❖ 脊髓：较小容积效应 ❖ 肾：结构相似于肺和肝，部分耐受量低
➢ 部分容积受到较高的照射剂量→肾纤维化和肾小球 硬化→分泌血管紧张素→恶性高血压
低剂量照射的超敏效应（HRS）
✓ HRS→生物效应的增加，不代表细胞内 在放射敏感性改变。
✓ 至今为止，在45株细胞株中78%中存在 HRS现象。
✓ HRS与组织学类型，P53状态，细胞凋亡， 细胞周期时间或G1阻滞均未发现相关性。
细胞的增殖
剂量的记忆
急性反应组织能很快产生细胞增殖，恢复到正 常状态。因而对再次治疗反应相似于第一次治 疗
后期反应组织增殖速度慢，在开始增殖前有一 个较长的潜伏期，一般来说，只能给予一个部 分耐受量（大约50%-75%的耐受量）
目前再次治疗时，正常组织耐受性资料主要来 自于动物实验，而很难从临床中获得
诱导化疗
原理：
– 减少肿瘤干细胞数及消灭远处转移 – 改善肿瘤内血供 – 减少对射线有抗性的肿瘤细胞
目的：
– 降低照射剂量，缩小照射范围 – 降低放疗并发症，提高生存率 – 如在晚期乳腺癌中。
诱导化疗
诱导化疗在头颈部肿瘤中并没有导致无瘤生存 或生存率增加
可能原因：
– 药物或射线对肿瘤细胞有相同的敏感性或抗性 – 药物能诱导肿瘤细胞对射线产生抗性（尚未证实） – 药物导致肿瘤细胞增殖速度加快
亚致死性损伤的修复 潜在致死性损伤的修复
决定细胞杀灭的因素
细胞内氧状态 细胞周期时相 细胞增殖能力 异质性：不同的肿瘤和正常组织在放射
敏感性及修复方面存在显著的差异性
分子标志物
分子标志物如P53蛋白能预测辐射生物效 应
辐射能诱某些基因的表达，如细胞因子 和生长因子等
肿瘤细胞和正常组织通过信号传递，细 胞周期的调控和DNA的修复而启动辐射 生物效应以及靶向治疗等
不同病人肿瘤也存在异质性。
细胞增殖动力学提示
实行缩短疗程的加速放射治疗计划 Burkitt淋巴瘤 炎性乳腺癌 某些头颈部肿瘤
其他因素与细胞增殖的关系
手术或药物处理 肿瘤不完全切除肿瘤 细胞 增殖加速
头颈部肿瘤中，手术及颈淋巴结切除后 由于残留肿瘤细胞增殖降低术后放疗疗 效 术后放疗尽快实施
临床放射生物学:
从实验室走向临床的桥梁
引言：
50年来临床放射生物学所 取得的主要研究业绩
射线作用的靶区
DNA是射线作用于细胞的主要靶区 增殖性细胞死亡是大部分正常组织和肿
瘤细胞照射后死亡的主要形式 射线所致细胞杀死是呈指数性的（不是
按细胞数），即同样的剂量照射产生同 样指数性细胞死亡
细胞损伤的修复
上述放射反应的出现决定于细胞更新的 速度及分化细胞的寿命
生物效应和分次剂量
临床相关剂量在1-3Gy时
– 对正常组织急性反应
影响较少
– 正常组织后期反应 射放射敏感性）
分次剂量密切相关（分次照
原因
– 急性正常组织损伤主要来自于α损伤（高α/β值）
– 后期损伤主要ห้องสมุดไป่ตู้自于β损伤（低α/β值）
– 间接性的后期损伤的α/β相似于急性反应组织
再次治疗时要考虑的因素
首次治疗时是否达到全部耐受的剂量 首次治疗时是否有残留 两次治疗相隔时间 两次治疗时的靶区范围是否相同 重要器官的结构和功能情况等
肺
在第一次受到亚耐受量照射后需要较长 时间恢复（不是修复）
第二次照射的耐受性较差
脊髓
第一次亚耐受量照射后需中等长的时间 才能恢复
不同的肿瘤照射后增殖的速度和程度有 很大的不同
人肿瘤照射后细胞增殖
目前尚无直接的办法测定人体肿瘤分次 治疗中的增殖
只能根据间接的方法来推测其存在
细胞增殖存在的间接证据
在头颈部肿瘤中，90%的复发在照射后 两年内，显著短于肿瘤倍增时间所预测 的复发时间
治疗疗程延长时剂量必须增加，显著超 过预计的所需要的剂量。平均每日由于 细胞增殖而需增加0.6Gy，甚而达到 1.0Gy。
第二次照射后，两次照射达的总的生物 剂量相等耐受生物剂量的130%-135%
膀胱
再次照射的耐受性并不会随两次照射间 隙时间增加而增加
第二次照射后膀胱损伤很早产生
肾脏
再次照射的耐受性随二次相隔时间的增 加而降低
提示：亚临床损伤不断的发展
正常组织耐受性和容积效应
功能性亚单位的排列主要形式
在动物中应用药物（如CTX）治疗后证实肿瘤 细胞增殖速度明显加快，其速度及潜伏期与照 射相仿
细胞增殖动力学的临床意义
在常规照射6-7周内，早期反应正常组织 及大部分肿瘤细胞增殖速度明显加快
诱导化疗一方面能产生肿瘤细胞死亡， 另一方面又能使肿瘤细胞增殖速度加快， 特别在达到肿瘤CR时要注意。
缩短放射治疗的疗程是较好的方法
临床放射生物学在放射治疗中 的作用和地位
提供理论根据 制定治疗策略 设计治疗计划→达到个别化的治疗→临
床验证上述理论的正确性
临床放射生物学的基本理论： 四个“R”
细胞的修复 细胞的增殖 分次放疗的氧化 分次放疗中细胞周期的分布
动物肿瘤经照射后的细胞增殖
数种动物肿瘤（如纤维肉瘤、横纹肌肉 瘤）已被证实照射后肿瘤增大的速度超 过未照射时的倍增时间
加速照射
加速照射的程度也常受到正常组织的制 约，常用的方法有以下三种 ：
并发症
在一日多次照射中，要注意后期反应并 发症，如放射性骨髓炎等
正常组织的辐射损伤
急性反应：发生于放疗疗程以内 后期反应：发生于放疗疗程结束以后 间接性与继发性的后期反应：
– 临床出现要早于后期反应 – 主要见于上皮下的组织 – 发生率及严重性决定于急性反应的严重性
HRS
➢ 在低剂量率照射时，存在反向剂量率效应 ➢ 在低剂量照射存在的HRS的细胞株，在低剂量
率照射时也同样存在HRS ➢ 已证实，在黑色素瘤和软组织肿瘤存在HRS ➢ 在淋巴瘤和乳腺癌中不存在HRS ➢ 在人的皮肤研究中，不存在HRS ➢ 在人类前列腺癌治疗中，经测定皮肤基底细胞