放射肿瘤学总论-硕士生理论课
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增殖期死亡 (分裂死亡、延缓死亡或代谢死亡)
– 正在分裂的细胞受照射后再分裂一次或几次后死亡 – 小至中等剂量（2-10Gy）照射后死亡的机制
31
细胞的放射反应及损伤的类型
来自百度文库
细胞辐射损伤的主要影响因素
照射剂量：与细胞损伤形式有关
– 小剂量：分子水平放射损伤，通过遗传突变形式显示 – 大剂量：导致细胞分裂抑制 – 高剂量：细胞死亡
中山大学肿瘤防治中心 SUN YAT-SEN UNIVERSITY CANCER CENTER
康普敦效应
入射光子把部分能量传给原子内的外层轨道电子， 使其脱离原子成为反冲电子，而损失部分能量的光 子改变射程方向成为散射线
中山大学肿瘤防治中心 SUN YAT-SEN UNIVERSITY CANCER CENTER
• 衰变过程释放的这些粒子或能量
统称辐射。
放射物理：电离辐射是什么？
电离辐射
非电离辐射
电离辐射是指波长短（<10-7m）、频率高（> 1016/S ）、能量高的射线 因为辐射的能量高，足以将其他原子的电子撞击出外，产生带正电的电
离子，因此被称为“电离辐射”
放射物理：辐射的分类
辐射
电离辐射
粒子辐射
“放射治疗”不同与“放射诊断”
临床肿瘤 放射物理 放射生物 放射技术
X线诊断 CT/MRI 介入微创 PET
放射治疗的起源
威廉·伦琴 德国物理学家
1895年观察到放在射线管附近涂有氰亚铂酸钡的屏上发 出微光，这是一种尚未为人所知的新射线-X射线
玛丽·居里 法国籍物理学家/放射性化学家
放射物理：辐射是什么？
• 大部分原子的原子核都是稳定的， 不过有些原子核，尤其是一些较 大的原子核，却是不稳定的。
• 氢原子是最小的原子，它的原子 核只有一颗质子。较大的原子则 含有许多质子和中子，铀-238 原子核便有 92 颗质子及 146 颗中子。
• 不稳定原子核放射出粒子及能量，
这个过程称为衰变。
55%%
22%
22%
55%
未控
手术
放疗
化疗
55%
第1节 放射治疗学科介绍
学科构成
放射肿瘤学
临床肿瘤学 放射生物学 放射物理学 放射技术学 4条腿走路
中山大学肿瘤防治中心 SUN YAT-SEN UNIVERSITY CANCER CENTER
肿瘤放射治疗学：学科构成
研究、应用放射物质/放射能治疗肿瘤的一门临床学科
• 员工309（硕士学位38、博士学位51；副高30、正高22；硕导25、博导15）
• 主要设备17台（直线加速器12台，近距离治疗机1台、6台模拟机） • 每天放疗人数1000例、2017年放疗人次超10000例（2016年9778例） • 全国、亚洲规模最大的放射治疗中心/放射治疗科
第2节
放射物理学及生物学基础
电磁辐射 高能量电磁波
α粒子
X射线
非电离辐射
低能量电磁波
超声波
紫外线
微波
β粒子
γ射线
光线
无线电波
中子
红外线
放射线效应的三阶段
放射线
物理阶段
生物体 激发和电离
化学阶段
直接作用
自由 基
间接作用
靶分子改变
生物阶段
损伤修复 细胞存活
损伤不能修复 细胞死亡
光电效应
物理阶段
光子与物质作用的3种效应 康普顿效应
1898年12月26日发现镭，发明分离放射性同位素技术， 第一次将放射性同位素用于治疗癌症
放射治疗的发展
1920
• 200Kv级X射线治疗 机
1922
• Regaud报告一组喉 癌放疗结果
1951
• 加拿大第一台钴60 远距离治疗机问世
1968
• 美国第一台电子直 线加速器问世
1953
• 美国提出后装治疗 技术
电子对效应
当入射光子从原子核旁经过时，在原子核的电荷场 作用下形成一对正负电子
中山大学肿瘤防治中心 SUN YAT-SEN UNIVERSITY CANCER CENTER
化学阶段
直接作用：直接作用于关键靶 (DNA生物大分子)
有机自由基（RH-)
• DNA生物 大分子
水分子
羟自由基 （OH-）
剂量率：单位时间内照射的剂量
电子对效应
入射光子把能量全 部传递给内层电子
而释放出光电子
入射光子把能量全部传递 给外层电子，使其成为反 冲电子，而光子以较低能 量改变射程方向为散射线
入射光子把能量全部传递 给原子核，形成电子对， 而光子以较低能量改变射
程方向成为散射线
光电效应
入射光子把全部能量传递给原子的内层轨道电子，光子 消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由运动的电 子（称为光电子） ,＜35keV低能射线的主要效应
损伤
碱基破坏 酶损伤 DNA单链 双链断裂或交联
间接作用：通过自由基(羟自由基，OH-)作用于关键靶
29
生物反应阶段
放射性损伤及修复形式
细胞损伤
突变
损伤
死亡
辐射诱发癌
亚致死性损伤 潜在致死性损伤
增殖性死亡
间期死亡
一定时间内修复 适宜环境下修复
剂量增大
细胞的死亡
间期死亡 (即刻死亡)
– 处于有丝分裂间期的细胞受照射后立即死亡 – 大剂量（≥100Gy）照射后死亡的机制
放射物理学
• 研究各种放射源的性能特点、治疗剂量学、质量控制/保证以 及辐射防护
放射生物学
• 研究机体正常组织和肿瘤组织对射线的反应及如何人为地改变 这些反应的质和量
放疗技术学 临床肿瘤学
• 研究具体运用各种放射源及设备治疗肿瘤病人，包括射野配置、 定位、体位固定、摆位操作等技术实施
• 在临床肿瘤学的基础上，研究放射治疗的适应症，根据病理、 分期、预后确定治疗策略，综合运用上述知识实施放疗，并在 治疗过程中及时处理放疗反应、并发症和防治后遗症
1970s
• 多叶准直器的安装 实现三维放射治疗
1990s
• 实现了调强和图像 引导的放射治疗
• 现代放射治疗时代
中国最早的放疗单位
--- 中比镭锭医院（1931年）
（1958年：北京日坛医院）
中山大学肿瘤医院放射治疗科
（Since 1964）
直线加速器 12台
模拟机 6台
放疗计划系统及工作站 近100单元
肿瘤学研究进展
肿瘤放射治疗
一、肿瘤放射治疗基础 二、肿瘤放射治疗进展 三、放疗在综合治疗中的应有
第一部分 肿瘤放射治疗基础
什么是放射治疗？
放射科？
鼻咽癌
放疗：恶性肿瘤多学科综合治疗手段之一
肿瘤治疗总体概况
✓ 18%的恶性肿瘤可被放射治疗治愈 ✓ 52%-70%的患者需要接受放射治疗
1188% %
– 正在分裂的细胞受照射后再分裂一次或几次后死亡 – 小至中等剂量（2-10Gy）照射后死亡的机制
31
细胞的放射反应及损伤的类型
来自百度文库
细胞辐射损伤的主要影响因素
照射剂量：与细胞损伤形式有关
– 小剂量：分子水平放射损伤，通过遗传突变形式显示 – 大剂量：导致细胞分裂抑制 – 高剂量：细胞死亡
中山大学肿瘤防治中心 SUN YAT-SEN UNIVERSITY CANCER CENTER
康普敦效应
入射光子把部分能量传给原子内的外层轨道电子， 使其脱离原子成为反冲电子，而损失部分能量的光 子改变射程方向成为散射线
中山大学肿瘤防治中心 SUN YAT-SEN UNIVERSITY CANCER CENTER
• 衰变过程释放的这些粒子或能量
统称辐射。
放射物理：电离辐射是什么？
电离辐射
非电离辐射
电离辐射是指波长短（<10-7m）、频率高（> 1016/S ）、能量高的射线 因为辐射的能量高，足以将其他原子的电子撞击出外，产生带正电的电
离子，因此被称为“电离辐射”
放射物理：辐射的分类
辐射
电离辐射
粒子辐射
“放射治疗”不同与“放射诊断”
临床肿瘤 放射物理 放射生物 放射技术
X线诊断 CT/MRI 介入微创 PET
放射治疗的起源
威廉·伦琴 德国物理学家
1895年观察到放在射线管附近涂有氰亚铂酸钡的屏上发 出微光，这是一种尚未为人所知的新射线-X射线
玛丽·居里 法国籍物理学家/放射性化学家
放射物理：辐射是什么？
• 大部分原子的原子核都是稳定的， 不过有些原子核，尤其是一些较 大的原子核，却是不稳定的。
• 氢原子是最小的原子，它的原子 核只有一颗质子。较大的原子则 含有许多质子和中子，铀-238 原子核便有 92 颗质子及 146 颗中子。
• 不稳定原子核放射出粒子及能量，
这个过程称为衰变。
55%%
22%
22%
55%
未控
手术
放疗
化疗
55%
第1节 放射治疗学科介绍
学科构成
放射肿瘤学
临床肿瘤学 放射生物学 放射物理学 放射技术学 4条腿走路
中山大学肿瘤防治中心 SUN YAT-SEN UNIVERSITY CANCER CENTER
肿瘤放射治疗学：学科构成
研究、应用放射物质/放射能治疗肿瘤的一门临床学科
• 员工309（硕士学位38、博士学位51；副高30、正高22；硕导25、博导15）
• 主要设备17台（直线加速器12台，近距离治疗机1台、6台模拟机） • 每天放疗人数1000例、2017年放疗人次超10000例（2016年9778例） • 全国、亚洲规模最大的放射治疗中心/放射治疗科
第2节
放射物理学及生物学基础
电磁辐射 高能量电磁波
α粒子
X射线
非电离辐射
低能量电磁波
超声波
紫外线
微波
β粒子
γ射线
光线
无线电波
中子
红外线
放射线效应的三阶段
放射线
物理阶段
生物体 激发和电离
化学阶段
直接作用
自由 基
间接作用
靶分子改变
生物阶段
损伤修复 细胞存活
损伤不能修复 细胞死亡
光电效应
物理阶段
光子与物质作用的3种效应 康普顿效应
1898年12月26日发现镭，发明分离放射性同位素技术， 第一次将放射性同位素用于治疗癌症
放射治疗的发展
1920
• 200Kv级X射线治疗 机
1922
• Regaud报告一组喉 癌放疗结果
1951
• 加拿大第一台钴60 远距离治疗机问世
1968
• 美国第一台电子直 线加速器问世
1953
• 美国提出后装治疗 技术
电子对效应
当入射光子从原子核旁经过时，在原子核的电荷场 作用下形成一对正负电子
中山大学肿瘤防治中心 SUN YAT-SEN UNIVERSITY CANCER CENTER
化学阶段
直接作用：直接作用于关键靶 (DNA生物大分子)
有机自由基（RH-)
• DNA生物 大分子
水分子
羟自由基 （OH-）
剂量率：单位时间内照射的剂量
电子对效应
入射光子把能量全 部传递给内层电子
而释放出光电子
入射光子把能量全部传递 给外层电子，使其成为反 冲电子，而光子以较低能 量改变射程方向为散射线
入射光子把能量全部传递 给原子核，形成电子对， 而光子以较低能量改变射
程方向成为散射线
光电效应
入射光子把全部能量传递给原子的内层轨道电子，光子 消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由运动的电 子（称为光电子） ,＜35keV低能射线的主要效应
损伤
碱基破坏 酶损伤 DNA单链 双链断裂或交联
间接作用：通过自由基(羟自由基，OH-)作用于关键靶
29
生物反应阶段
放射性损伤及修复形式
细胞损伤
突变
损伤
死亡
辐射诱发癌
亚致死性损伤 潜在致死性损伤
增殖性死亡
间期死亡
一定时间内修复 适宜环境下修复
剂量增大
细胞的死亡
间期死亡 (即刻死亡)
– 处于有丝分裂间期的细胞受照射后立即死亡 – 大剂量（≥100Gy）照射后死亡的机制
放射物理学
• 研究各种放射源的性能特点、治疗剂量学、质量控制/保证以 及辐射防护
放射生物学
• 研究机体正常组织和肿瘤组织对射线的反应及如何人为地改变 这些反应的质和量
放疗技术学 临床肿瘤学
• 研究具体运用各种放射源及设备治疗肿瘤病人，包括射野配置、 定位、体位固定、摆位操作等技术实施
• 在临床肿瘤学的基础上，研究放射治疗的适应症，根据病理、 分期、预后确定治疗策略，综合运用上述知识实施放疗，并在 治疗过程中及时处理放疗反应、并发症和防治后遗症
1970s
• 多叶准直器的安装 实现三维放射治疗
1990s
• 实现了调强和图像 引导的放射治疗
• 现代放射治疗时代
中国最早的放疗单位
--- 中比镭锭医院（1931年）
（1958年：北京日坛医院）
中山大学肿瘤医院放射治疗科
（Since 1964）
直线加速器 12台
模拟机 6台
放疗计划系统及工作站 近100单元
肿瘤学研究进展
肿瘤放射治疗
一、肿瘤放射治疗基础 二、肿瘤放射治疗进展 三、放疗在综合治疗中的应有
第一部分 肿瘤放射治疗基础
什么是放射治疗？
放射科？
鼻咽癌
放疗：恶性肿瘤多学科综合治疗手段之一
肿瘤治疗总体概况
✓ 18%的恶性肿瘤可被放射治疗治愈 ✓ 52%-70%的患者需要接受放射治疗
1188% %