放射生物学的基础理论PPT课件

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放射生物学基础PPT课件

细血管炎。
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正常细胞的放射损伤
七、肝和肾 1. 均属于晚反应组织。 2. 全器官照射2~3Gy即可永久损伤。 3. 不超过1/3体积照射可耐受大剂量分次照
射，而且敏感性较高。
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正常细胞的放射损伤
八、神经系统
1. 脊髓照射的阈制值为4周内44Gy 。 2. 全脑照射为5周50Gy。 3. 周围神经耐受量高。
如果未能进行有效的细胞周期内时相的再分布，就可能成为放射耐受的机制之一。
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分次放疗的生物学基础
（三）乏氧细胞的再氧合
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直径<1mm的肿瘤是充分氧合的，超过这个大小便会出现乏氧。
单次大剂量照射肿瘤后，即刻的乏氧数是100%，然后逐渐下降并接近初始值。
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正常细胞的放射损伤
九、骨和软骨 1. 生长中的软骨特别敏感，10Gy就暂停生长。 2. 儿童骨骼照射20Gy暂停生长。
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谢谢！
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放射生物学基础
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1
单次4Gy的X线的全身照射的后果是什么？
对一名70Kg的正常人而言代表的能量相当于67卡。转化为热量代表温度升高0.002oC。转化为机械能相当于把一个人从地面举起
16英寸（40.64厘米）所做的功。
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2
后果
绝大多数人将死亡。骨髓移植大剂量全身照射接近
2. 可以提高疗效，保护早反应组织。 3. 经济负担增加。

临床放射生物学基础【放疗科】 ppt课件

Tpot 细胞丢失因子 = 1– ---------
Td 有些肿瘤生长较慢，主要是因为细胞丢失率高。细胞丢失的主要机制----- 坏死
分化
肿瘤的生长速度
• 人肿瘤典型的动力学参数(引自AC Begg)
• ---------------------------------------------------------
辐射诱导的细胞死亡
两种主要形式
有丝分裂死亡 (增殖性死亡）
指由于染色体的损伤，细胞在试图分裂时发生死亡。死亡可发生在照射后的第一次或以后的几次分裂,是电离辐射引起细胞死亡的最常见形式。
间期死亡（细胞在进行下一次分裂前死亡）
凋亡（apoptosis）：Trott所指出:至少96%的凋亡事件是发生在有丝分裂之后。在许多情况下，凋亡是一种正常的生理过程，包括胚胎发育，免疫系统以及保持组织自我平衡。作为辐射所引起的细胞死亡形式之一，它是高度细胞类型依赖性的。淋巴细胞更易于通过凋亡途径发生照射后的快速细胞死亡自嗜(autophagy)：是指细胞消化自己的部分胞浆从而形成巨大分子和能量的过程。自嗜的分子基础及其与细胞死亡/存活的关系是现代研究的活跃领域坏死（necrosis）：有一种观点认为，凋亡代表的是细胞自杀性死亡而坏死则是由损伤所致。在组织学上认为坏死是一种在极端不利情况下（如pH值的极端变化、能量缺失以及离子不平衡等）突发的细胞死亡衰老（senescence）：是指正常细胞永久性尚失了分裂能力，这些细胞仍保有代谢能力，可有或无功能的变化。与凋亡一样，不同类肿瘤及细胞倾向于不同的衰老过程，照射以后的纤维细胞经常发生成熟前的衰老（premature senescence）,有可能导致放射性纤维化。
克隆源细胞（clonogenic cell)

临床放射生物学基础ppt课件

低度敏中枢神经系统、内分泌腺（包括性腺各种组织器官的一般 70-80Gy/
感
内分泌细胞）、心脏
腺癌等
7-8W
不敏感肌肉组织、骨与软骨组织、结缔组织各种肉瘤及神经节胶 ≧80Gy 质细胞瘤等
4Rs
细胞放射损伤的修复 (Repair of radiation damage )：
周期内细胞时相的再分布（Redistribution within the cell cycle）
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密度抑制的平台期细胞的X射线细胞存活曲线
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二.周期内细胞时相的再分布
（Redistribution Within the Cell Cycle）
离体培养细胞实验表明，处于不同周期时相的细胞放射敏感性是不同的，
总的倾向是
S期的细胞（特别是晚S期）是最耐受的 G2和M期的细胞是最放射敏感的。可能的原因是，G2期细胞在分裂前没有充足的时间修复放射损伤。
n2d2〔 1+d2/(α/β) 〕= n1d1 〔 1+d1/(α/β) 〕
D2/D1= 1+d2/(α/β) / 1+d1/(α/β)
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细胞周期时相与放射敏感性
细胞周期时间（cell-cycle time）,也称为有丝分裂周期 G2 时间, 是两次有效的有丝分裂之间的时间
M 有丝分裂期
氧效应人们把氧在放射线和生物体相互作用中所起的影响，称为氧效应。实验表明，氧效应只发生在照射期间或照射后数毫秒内。随着氧水平的增高放射敏感性有一个梯度性增高，最大变化发生在0-20mmHg
氧增强比把在乏氧及空气情况下达到相等生物效应所需的照射剂量之比叫做氧增强比（Oxygen Enhancement Ratio OER），通常用OER来衡量不同射

放射生物学基础2课件

第四章正常组织及器官的放射效应
第二节、早期和晚期放射反应的发生机制（1）早期放射反应的发生机制，反应的发生由等级制约系统产生，反应发生时间取决于分化了的功能细胞的寿命，反应的严重程度反映了死亡与干细胞再生之间的平衡。（2）晚期放射反应的发生机制-经典及分子机制经典概念：晚期反应是指实质细胞耗竭后无力再生而最终导致的纤维化。分子机制：靶细胞受到照射后，由于它是多细胞的，因此导致细胞因子级联效应的产生，是细胞得以恢复和表达晚期效应信息的扩增载体。目前认为：受照射后由于细胞因子和生长因子所介导的各种细胞群之间的相互作用，最终导致了晚期放射损伤形成。细胞因子和生长因子的识别是一个即刻时间的过程，同时也是双向的，提示某些细胞因子结合物的抑制或扩增最终将决定临床事件的过程。死亡的靶细胞决定临床过程的方向，但存活细胞通过细胞因子的级联效应决定晚期可观察到的临床表现。
第四章正常组织及器官的放射效应
②分化或功能细胞（differentiated or function cells），是与干细胞完全不同的另一层的细胞（如血液循环中的粒细胞和小肠粘膜绒毛细胞），这些细胞没有分裂能力，最终衰老死亡。 ③ 正在成熟的细胞（maturating cells），在干细胞和分化的功能细胞之间存在着一个由正在成熟细胞组成的中间层次。分化的干细胞后代在分化进程中倍增，如骨髓中的幼红细胞（erythroblats）和成熟粒细胞（granuloblats）。第二种类型：灵活组织（flexible tissue），特点是细胞层次间没有明显界限，其中至少有一部分功能性细胞具有自我更新能力。
第二章电离辐射的细胞效应
1953年Howard和Pelc使用放射自显影技术，用含有3H的TdR培养细胞，细胞中掺入放射性胸腺嘧啶，洗去多余的3H-TdR，进行固定、染色和观察，第一次揭示出了细胞周期各个时相。利用流式细胞光度术测定细胞DNA含量，并测算细胞周期时相，细胞固定、荧光染色、以特定波长激光激发、细胞发出荧光，，期强度与DNA含量成正比，然后分析数据。可检测细胞周期：第一蜂：G1期，第2 蜂：S期，第3蜂：G2+M期。

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分。
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2.影响细胞放射敏感性的因数：
①细胞分化程度与放射敏感性成反比
②细胞内CAMP的水平，CAMP水平愈低，放射敏感性愈强，研究表明细胞分裂相越多，细胞CAMP水平越低。
③电镜下线粒体数量与放射敏感性线粒体数量越少，越敏感，淋巴细胞线粒体少，心肌细胞线粒体多
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④具有多种归属的结缔组织细胞在发展的不同阶段有不同的敏感性，纤维母细胞最敏感（瘢痕组织），内皮细胞（血管内皮细胞：血管肉瘤胸膜内皮细胞：见皮瘤）为中度敏感，纤维细胞（纤维瘤）低敏感。
Ⅱ：以细胞分裂延迟为指标，以G1、G2期最敏感。如阻断G2期，使细胞进入M期
Ⅲ：以畸变为指标，S期最敏感
Ⅳ：以染色体损伤为指标，G2期最敏感
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3．细胞放射损伤在修复：
（1）亚致死性损伤的修复：亚致死性损伤是指细胞受到照射后，能完全修复的损伤
（2）潜在致死性损伤的修复：潜在致死性损伤是指细胞受到照射后，如有适宜的条件或环境，这种损伤就可以修复，如果得不到适宜的条件和环境，这种损伤将转为不可逆的损伤，从而使细胞最终丧失分裂能力。低敏感细胞
⑤恢复能力强的细胞较敏感：小肠隐窝细胞、唾液腺细胞、肝细胞、肾细胞、具有内分泌的腺体
⑥恒定细胞：照射后无修复能力，只能有其他组织代替。神经细胞由神经胶质代替横纹肌由结缔组织代替，为低敏感。
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⑦细胞周期的放射敏感性：
Ⅰ：以细胞死亡为标准，M期最敏感，其敏感性是S 期的2.6倍，无亚致死性损伤。
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二、细胞存活曲线
照射后，细胞的损伤呈随机性。细胞存活曲线由肩区及线性二部分组成，肩区为亚致死性损伤的积累而致。细胞存活曲线可由Ｄ０值，n值及Ｄq值组成．
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三、L-Q模型的基本概念
（一）生物剂量，物理剂量和等效剂量：物理剂量即所谓处方剂量，而生物剂量则与组织和细胞的损伤有关系。等效剂量即是产生相同生物效应所需的剂量。
课题。
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2
放射线的生物效应
o 1 、放射线的 “ 直接作用 ” （ direct
action）：任何射线在被生物物质所吸收时，是直接与细胞关键的靶起作用，靶的原子被电离或激发从而导致一系列生物改变。在中子和a粒子等高ＬＥＴ中是处于显著地位的过程。
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3
2、放射线的“间接作用”（indirect action）：射线在细胞内可能和另一个原子或分子相互作用产生自由基，它们可以扩散一定范围达到一个关键的靶并造成损伤。Ｘ线 r线和电子线
•
150-180um为乏氧细胞
•
〉180um为肿瘤坏死组织
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5.氧分压与放射敏感性
• 细胞内氧分压为放射敏感的主要因素，细
胞内氧分压为20mmHg，放射最敏感
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临床放射生物学的进展及展望
• 目标:提高肿瘤放疗疗效
•
减少正常组织损伤
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一、加强射线对肿瘤的杀伤力
• 放射增敏剂 • 吸入高压氧
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细胞的杀灭机制
染色体DNA是细胞杀灭的主要靶
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5
放射敏感性和放射可治愈性
放射可治愈性指的是在肿瘤的原发部位或区域把肿瘤清除掉。
放射敏感性表达对照射的反映（肿瘤缩小的程度和速度）肿瘤分为：放射敏感（如淋巴瘤、精原细胞瘤）；中度敏感（大部分上皮原性肿瘤）或放射抗拒（如原于间质、软组织、骨组织）
放射生物学的基础理论
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1
临床放射生物学
放射生物学是一门边缘科学，主要研究放射线对机体的作用。内容涉及从放射线对机体作用的原初反应，及其后一系列的物理、化学改变，乃至生物学方面的改变。范围由分子水平直到细胞水平、整体水平。临床放射生物学是在放射生物学研究的基础上，探讨人类肿瘤及正常组织在放射中的放射生物学
（二）Strandqvist曲线：主要表达了时间因素和等效剂量之间的相互关系．
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（三）NSD模式：总剂量（Ｄ）＝NSD※Ｎ０.２４ ※Ｔ０.１１
评价：１、是经验公式，缺乏生物学基础。２、把各种治疗归结为单次照射的生物剂量，
不符合临床上治疗情况。３、不同组织具有不同的放射敏感性，因而
不能应用单一的指数０.２４来代表所有的修复情况。４、不同的分割剂量照射，其指数不一致。５、没有考虑到正常组织照射后产生的加速
外推数N值：将存活曲线的直线部分延长，使之与纵轴相交所得的数。
准阈值剂量Dq：是反映肩区大小的参数。将存活曲线
的直线部分延长，与通过存活曲率为1的横轴相交点
的剂量就是Dq。它表明亚致死性损伤修复能力的大小。
Dq值小，表明细胞对亚致死性损伤修复能力弱，很小
的剂量便可使细胞进入致死损伤的指数性存活曲线部
（3）致死性损伤：是指细胞所受的损伤在任何情况下都不能恢复的损伤。M期细胞或大剂量照射
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４.细胞死亡
1）、立即死亡：经万级CGy照射，产生蛋白凝固
2）、间期死亡：除M期外，在下次M期之前死亡，千级CGy照射一次，照射后细胞停止代谢，细胞核浓缩、蹦解、溶解。
3）分裂死亡：经百级CGy照射后，细胞还可进行若干次有丝分裂后，形成多核巨细胞，直至死亡。
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6细胞的放射敏感性.71．细胞存活曲线——细胞剂量效应曲线
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8
最终斜率D0：是指在剂量效应曲线的直线部分使细胞存活从0.1下降到0.037或从0.01下降到0.0037所需的剂量。D0是最终斜率的倒数。它反映每种细胞在相对高剂量区对射线的敏感性，D0值愈大，细胞对放射愈抵抗。同一种细胞，D0值的改变，标记着细胞放感性的变化。
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氧效应
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1．氧效应的性质
• 氧增强比（OER）：在有氧及无氧情况下
达到同样生物效应所需要的照射剂量之比
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2．氧效应作用机制和作用时间
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3．起作用氧的浓度：
• 0.5%(0.4kpa)
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4. 肿瘤生长方式与乏氧细胞
• 1955年英国学者GRAY发现
• 距离血管100-150um以内为氧合细胞
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减轻对正常组织的损伤
• 放射防护剂 • 吸入低氧
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线性平方模式(α-β概念)的生物学基础及临床应用
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一、靶学说
目前普遍认为DNA为辐射损伤主要的靶。射线和物质相互作用可产生DNA的单链或双链段裂。前者损伤大致能修复，而后者则可能产生细胞的死亡。据此可以假定辐射损伤可以用单靶单击，单靶多击或单击多靶等理论来解说。