临床放射生物学基础95页PPT
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最新3第二章临床放射生物学教学讲义PPT
3第二章电子、质子和粒子等带电粒子被称做
直接电离辐射线，它们具有足够的动能，在穿透物 质时通过电磁作用直接与原子中的电子“碰撞”引 起物质原子或分子电离。
间接电离：如中子和光子等不带电粒子是间接电离
辐射线，本身不能使物质电离，只能与原子的壳层 电子或原子核作用产生次级粒子如电子和反冲核等 再与物质中原子相互作用引起原子电离。
损伤阶段 损伤过程 产生时间
第一阶段 第二阶段 第三阶段 分子水平 细胞水平 器官水平 立刻 以天计算 以月计算
第四阶段 整体水平 以年计算
一.放射性射线对生物体损伤 的发展过程
对正常组织和肿瘤组织而言这个损伤过程是一样 的。也就是说射线的物理特性是无法区分正常组 织和肿瘤组织的。
放射生物学最根本任务就是如何扩大射线对正常 组织和肿瘤组织作用的差距，在杀死癌细胞的同 时尽量减少对正常组织的损伤，即使损伤了也尽 快给以“修复”。
胞溶解，这种情况被认为是细胞即刻死亡或间期死亡；
用较低的几个戈瑞照射正在分裂或还能进行分裂的细胞（如骨髓
细胞系、皮肤或小肠隐窝），此时部分细胞丧失其分裂或增殖能力。
另一方面，存活细胞或能够生存发育的细胞是指保持细胞增殖能力，
并能够因此而形成集落或克隆的细胞，这些细胞称为克隆源性细胞。
在体内，肿瘤和正常组织只有一小部分细胞属于克隆源性细胞，受照
外推数N值是表示肩宽的量。如N大（比如 10或12）该存活曲线就有一个宽的肩。如 N值小（比如1.5～2）则曲线的肩就小。N 值反映细胞内所含放射敏感区域数，即所 谓靶数。表示细胞内固有的与放射敏感性 相关的参数。
细胞死亡： 1.增殖性死亡：几个细胞周期以后才死 亡
，即失去无限增殖能力
2.间期性死亡(凋亡)：几个小时内就死亡，细 胞对放射敏感性较高，比如淋巴细胞
直接电离辐射线，它们具有足够的动能，在穿透物 质时通过电磁作用直接与原子中的电子“碰撞”引 起物质原子或分子电离。
间接电离：如中子和光子等不带电粒子是间接电离
辐射线，本身不能使物质电离，只能与原子的壳层 电子或原子核作用产生次级粒子如电子和反冲核等 再与物质中原子相互作用引起原子电离。
损伤阶段 损伤过程 产生时间
第一阶段 第二阶段 第三阶段 分子水平 细胞水平 器官水平 立刻 以天计算 以月计算
第四阶段 整体水平 以年计算
一.放射性射线对生物体损伤 的发展过程
对正常组织和肿瘤组织而言这个损伤过程是一样 的。也就是说射线的物理特性是无法区分正常组 织和肿瘤组织的。
放射生物学最根本任务就是如何扩大射线对正常 组织和肿瘤组织作用的差距，在杀死癌细胞的同 时尽量减少对正常组织的损伤，即使损伤了也尽 快给以“修复”。
胞溶解，这种情况被认为是细胞即刻死亡或间期死亡；
用较低的几个戈瑞照射正在分裂或还能进行分裂的细胞（如骨髓
细胞系、皮肤或小肠隐窝），此时部分细胞丧失其分裂或增殖能力。
另一方面，存活细胞或能够生存发育的细胞是指保持细胞增殖能力，
并能够因此而形成集落或克隆的细胞，这些细胞称为克隆源性细胞。
在体内，肿瘤和正常组织只有一小部分细胞属于克隆源性细胞，受照
外推数N值是表示肩宽的量。如N大（比如 10或12）该存活曲线就有一个宽的肩。如 N值小（比如1.5～2）则曲线的肩就小。N 值反映细胞内所含放射敏感区域数，即所 谓靶数。表示细胞内固有的与放射敏感性 相关的参数。
细胞死亡： 1.增殖性死亡：几个细胞周期以后才死 亡
，即失去无限增殖能力
2.间期性死亡(凋亡)：几个小时内就死亡，细 胞对放射敏感性较高，比如淋巴细胞
临床放射生物学基础
临床放射⽣物学基础临床放射⽣物学基础临床放射⽣物学是研究电离辐射对肿瘤组织和正常组织的效应以及研究这两类组织被射线作⽤后所引起的⽣物反应的⼀门学科。
它是放射肿瘤学的四⼤⽀柱（肿瘤学、放射物理学、放射⽣物学和放射治疗学）之⼀，因此从事肿瘤放射治疗的医⽣必须掌握这门学科的基础知识。
第⼀章物理和化学基础第⼀节线性能量传递⼀、概念线性能量传递(linear energy transfer, LET)是指射线在⾏径轨迹上，单位长度的能量转换。
单位是KeV/um。
注意，LET有两层含义，其物理学含义为带电粒⼦穿⾏介质时能量的损失即阻⽌本领，⽽LET的⽣物学含义则强调带电粒⼦穿⾏介质时能量被介质吸收的线性⽐率。
例如，γ射线在穿过细胞核时，以孤⽴单个的电离或激发形式将⼤部分能量沉积在细胞核中，引起DNA损伤，其部分损伤⼜能够被细胞核中的酶修复，1Gy的吸收剂量相当于产⽣1000个γ射线轨迹，故γ射线属于低LET；α粒⼦在穿过细胞核时产⽣的轨迹少，但每条轨迹的电离强度⼤，因⽽产⽣的损伤⼤，这种损伤常常累及邻近的多个碱基对，于是损伤难以修复，1Gy的吸收剂量相当于产⽣4个α粒⼦轨迹，故α粒⼦属于⾼LET。
⼀般认为10KeV/um 是⾼LET和低LET的分界值，LET值＜10KeV/um时称低LET射线，如X 、γ、β射线， LET 值＞10KeV/um时称⾼LET射线，如中⼦、质⼦、α粒⼦。
⼆、⾼LET射线特性1.物理学特点：⾼LET存在Bragg峰，即射线进⼊⼈体后最初的阶段能量释放（沉积）不明显，到达⼀定深度后能量突然⼤量释放形成Bragg峰（即射线在射程前端剂量相对较⼩,⽽到射程末端剂量达到最⼤值），随后深部剂量⼜迅速跌落。
2.⾼LET⽣物效应特点：(1) 相对⽣物效应（RBE）⾼，致死效应强，细胞⽣存曲线的陡度加⼤；(2) 氧增强⽐(OER)⼩，对乏氧细胞的杀伤⼒较⼤；(3) 亚致死性损伤的修复能⼒⼩，细胞⽣存曲线⽆肩部；(4)细胞周期依赖性⼩，⾼LET能够杀伤常规放疗⽋敏感的G0 期和S 期细胞。
放射生物学基础PPT课件
细血管炎。
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32
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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33
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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14
分次放疗的生物学基础
（三）乏氧细胞的再氧合
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15
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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34
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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35
谢谢！
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36
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
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。
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32
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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33
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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15
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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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PPT课件
为肿瘤患者提供更精准、有效的治疗 方案，提高治愈率和生存率。
推动放射生物学基础研究，为放射治 疗和放射防护提供理论支持和实践指 导。
放射损伤预防与治疗
保护放射工作者和公众免受辐射危害 ，为放射损伤患者提供有效的治疗手 段。
临床放射生物学的历史与发展
历史回顾
自20世纪初发现放射性元素以来 ，临床放射生物学经历了从基础
放射生物学的物理基础
放射生物学中的物理概念
描述放射生物学中涉及的物理概念，如电磁辐射、光子、粒子等 。
辐射类型与性质
介绍不同类型的辐射（如X射线、伽马射线、中子等）及其性质， 以及它们在生物体内的作用方式。
辐射剂量与计量
解释辐射剂量、吸收剂量、生物剂量等概念，以及它们在放射生物 学中的重要性。
放射生物学的化学基础
放射生物学的细胞生物学基础
细胞结构与功能
01
简要介绍细胞的基本结构与功能，为后续讨论辐射对细胞的影
响打下基础。
细胞周期与放射敏感性
02
阐述不同细胞周期阶段对辐射的敏感性，以及辐射如何影响细
胞周期的进程。
细胞死亡与凋亡
03
探讨辐射暴露后细胞死亡的不同机制，如坏死、凋亡等，以及
这些机制在放射生物学中的意义。
探索新型放疗技术与药物
技术
随着科技的发展，新型放疗技术如质子 束放疗、射波刀等不断涌现。这些技术 具有更高的剂量集中性和更好的肿瘤覆 盖率，有可能提高放疗效果。
VS
药物
放射增敏剂和放射保护剂是两种新型药物 。前者可以提高肿瘤组织对射线的敏感性 ，后者则可以保护正常组织免受损伤。目 前，这两种药物都在临床试验阶段。
放疗可以诱导肿瘤细胞凋亡和坏死， 加速肿瘤细胞的死亡。
《临床放射生物学》PPT课件
• D0 (最终斜率)：是指细胞存活从0.1下降到0.037或从 0.01下降到0.0037所需的剂量，亦称为平均致死剂量。 表示受照射细胞在高剂量区的放射敏感性。 D0值越 大，细胞对放射越抗拒。
• Dq (准域剂量)：是指肩区的宽度，将细胞存活曲线 直线部分延长，与通过存活率为1的横轴相交点的剂 量。表示亚致死损伤的修复能力， D q值越大，说明 造成细胞指数性死亡所需的剂量越大。
精品医学
2
电离辐射生物效应的基本过程
• 各种不同质的电离辐射在生物体内能产生次 级电子，引起电离，从电离辐射被吸收至观 察到细胞微细结构损伤和破坏等生物效应的 这段过程，称为原初作用过程。
• 在此过程中放射能量的吸收和传递、原子的 激发和电离(物理阶段)、自由基的产生、化 学键的断裂等分子水平(化学阶段)的变化又 引起细胞、组织器官和系统(生物阶段)的变 化，最终引起整体功能变化。
• 电离辐射直接作用(高LET射线)引起DNA 损伤较少依赖于细胞内氧水平和细胞周 期时相。
精品医学
17
*细胞存活曲线
• 细胞存活的概念 ： 具有无限增殖能力
• 细胞存活率随照射 剂量增加呈指数下 降
• 细胞存活曲线的临 床意义 ： 研究各种细胞生物 效应与放射剂量的 定量关系
精品医学
18
• D1 (初始斜率)：细胞存活曲线的初始部分。是将存 活细胞数目降至照射前数目的37%所需的射线剂量。 表示受照射细胞在低剂量范围的放射敏感性。
精品医学
13
*影响射线引起DNA损伤的因素(1)
• 最重要的是细胞内的氧，氧可以延长电离 辐射间接作用产生的羟自由基的生存时间， 在明显低氧和肿瘤坏死区域，间接作用效 果降低。
精品医学
• Dq (准域剂量)：是指肩区的宽度，将细胞存活曲线 直线部分延长，与通过存活率为1的横轴相交点的剂 量。表示亚致死损伤的修复能力， D q值越大，说明 造成细胞指数性死亡所需的剂量越大。
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2
电离辐射生物效应的基本过程
• 各种不同质的电离辐射在生物体内能产生次 级电子，引起电离，从电离辐射被吸收至观 察到细胞微细结构损伤和破坏等生物效应的 这段过程，称为原初作用过程。
• 在此过程中放射能量的吸收和传递、原子的 激发和电离(物理阶段)、自由基的产生、化 学键的断裂等分子水平(化学阶段)的变化又 引起细胞、组织器官和系统(生物阶段)的变 化，最终引起整体功能变化。
• 电离辐射直接作用(高LET射线)引起DNA 损伤较少依赖于细胞内氧水平和细胞周 期时相。
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17
*细胞存活曲线
• 细胞存活的概念 ： 具有无限增殖能力
• 细胞存活率随照射 剂量增加呈指数下 降
• 细胞存活曲线的临 床意义 ： 研究各种细胞生物 效应与放射剂量的 定量关系
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18
• D1 (初始斜率)：细胞存活曲线的初始部分。是将存 活细胞数目降至照射前数目的37%所需的射线剂量。 表示受照射细胞在低剂量范围的放射敏感性。
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13
*影响射线引起DNA损伤的因素(1)
• 最重要的是细胞内的氧，氧可以延长电离 辐射间接作用产生的羟自由基的生存时间， 在明显低氧和肿瘤坏死区域，间接作用效 果降低。
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临床放射生物学[1]
![临床放射生物学[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5f9fcdd51eb91a37f0115c92.png)
DNA损伤是射线杀灭细 胞和导致细胞突变的 关键。
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临床放射生物学[1]
3．DNA链断裂的分子机制：
链断裂的形成可以直接 由于脱氧戊糖破坏或磷酸二酯键 的断裂，也可以间接通过碱基的 破坏或脱落所致。
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临床放射生物学[1]
(1) 脱 氧 戊 糖 和 磷 酸 二 酯 键 的 破 坏 ： 水辐射产物，水合电子(e—水合，或 e—qq)羟自由基OH和氢自由基H·可 以分别作用于碱基双键上，其中以 羟自由基破坏性最强。由于羟自由 基的高反应性，能从糖基上抽去20 ％ 的 氢 ， 因 此 DNA 键 的 断 裂 主 要 与 羟自由基作用有关。
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临床放射生物学[1]
二、电离和激发 (一)电离作用
电离作用是高能粒子和电磁辐射的能量被生物 组织吸收后引起效应的最重要的初始过程。
定义：生物组织中的分子被粒子或光子流撞击 时，其轨道电子被击出，产生自由电子和带 正电的离子，即形成离子对，这过程称之。
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临床放射生物学[1]
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临床放射生物学[1]
电离辐射生物效应的时标:(The
time-scale of effects in radiation biology)
n 物理过程（10-15秒内结束）。
n 化学过程（DNA残基的存在时间10-3 到10-5）秒）。
n 生物学过程（细胞死亡需数天到数月，
辐射致癌作用需数年，可遗传的损伤需经
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临床放射生物学[1]
(2)辐射所引起的DNA内的损伤数比那些 最后导致细胞死亡的损伤数要大得多。
一个可导致平均每个细胞有一次致 死事件的照射剂量将杀死63％的细 胞，而剩下的37％还是有活性的。 这个剂量被称为平均致死剂量(Do)。
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)
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)
放射生物学的基础理论 PPT
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安 静
细胞的放射敏感性
1．细胞存活曲线——细胞剂量效应曲线 。
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。
氧效应
2．氧效应作用机制和作用时间
线性平方模式(α-β概念)的生物学 基础及临床应用
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。
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。
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。
细胞增殖，另外，也与肿瘤细胞照射后经过一段潜 伏期，干细胞增殖速度加快的生物学现象不一致。
（四）单靶单击与单靶多击
细胞的死亡或者来自于单次致死性的击中细胞中的
靶或者来至于分成２次击中所产生的亚致死性损伤 的相加。前者以ad表示，后者以βd2表示。因而其最 终的细胞存活率为：Ｓ＝e-(ad+d2)。可以分别把它们 简称为a型细胞杀灭及β型杀灭．它们的单位分别为 Gy-1和Gy-2。它们的比值即α／β＝d（Gy）。当细胞 存活曲线肩区较大时，则α／β值小，而肩区小时则 α／β值较高。 α／β值相当于a型细胞杀灭和β型杀灭 二者生物效应相等时所需的剂量。Ｓ＝e-(ad+d2)即是 所谓的线性－平方模式。
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）
精选课件
39
密度抑制的平台期细胞的X射线细胞存活曲线
精选课件
40
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)
精选课件
22
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
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分子结构破坏 修复正常
生物阶段
分子结构破坏
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
电离辐射的直接作用和间接作用
辐射导致的DNA分子断 裂分为两类：直接作用 (direct effect)和间 接作用(indirect effect)。直接作用是 指射线直接作用于DNA 分子，使DNA 分子发生 损伤而导致断裂。间接 作用是指辐射可使水分 子产生自由基，自由基 作用于DNA分子并使之 断裂
细胞存活曲线的临床意义
1:研究各种生物效应与放射剂量的关系. 2:比较各种因素(氧﹑放射增敏剂﹑化学
药 物﹑放射保护剂 ﹑不同射线 ﹑以及其 他物理因素) 对细胞放射敏感性的影响.
生物剂量
生物剂量是指对生物体放射反应程度 的测量.它与物理剂量不一致.因为剂量 率不同,生物效应不一样.
线性二次模式
肿瘤的增殖动力学
描述肿瘤生长的一些参数 细胞丢失因子（cell lose factor）
细胞丢失因子=1-Tpot/Td
Td: Tumor volume doubling time
肿瘤的增殖动力学
人类肿瘤典型的动力学参数
细胞周期：
约2天
生长因数：
约40%
丢失率：
约90%
癌细胞潜在倍增时间：约5天
哺乳动物细胞存活曲线
横坐标表示剂量， 按线性标度绘 制，
纵坐标表示存活 率，按对数标 度绘制
哺乳动物细胞存活曲线
D0(平均致死剂 量,mean lethal dose)
D0=1/k,K为直线的斜 率. 它表明,杀死63%的细 胞所需的照射剂量. D0值越小,细胞越敏感.
哺乳动物细胞存活曲线
Dq值(准阈剂量,quasithreshold dose) 代表存活曲线的肩宽,也称为浪费剂量. 表示:开始照射到细胞呈指数性死亡时 所“浪费”的剂量. SF2:为用2GY单次照射后的细胞存活率, 作 为细胞放射敏感性的指标之一.
早反应组织和晚反应组织
晚反应组织(Late responding tissue) 细胞更新慢,数周甚至一年或更长时 间也不进行自我更新,如神经细胞,放 射后的损伤很晚才表现出来,这类组 织α/β比值较小(3).
线性二次模式
LQ的临床意义 1:预测剂量分割方式的生物效应,而提出
超分割,加速超分割,低分割等照射方式. 2:不同剂量分割方式的等量转换
n2d2〔 1+d2/(α/β) 〕= n1d1 〔 1+d1/(α/β) 〕
D2/D1= 1+d2/(α/β) / 1+d1/(α/β)
细胞周期时相与放射敏感性
体积倍增时间：
约60天
早反应组织和晚反应组织
根据正常组织的不同特性和对电离辐射的 不同反应,将正常组织分为早反应组织和 晚反应组织两大类
早反应组织(Early responding tissue) 细胞更新快,放射后的损伤很快会表现出 来,这类组织α/β比值较高(10),损伤后 以活跃的增殖来维持组织中的细胞数量. 如:粘膜上皮、骨髓
DNA是放射线对细胞作用最关键的靶
➢微辐射研究显示：用放射线杀死细胞时，单 独照射细胞浆所需的照射剂量要比单独照射细 胞核大得多。 ➢放射性同位素（如3H,125I）掺入核DNA可有效 地造成DNA损伤并杀死细胞。 ➢受放射线照射后染色体畸变率与细胞死亡密 切相关。 ➢当特异地把胸腺嘧啶细胞的 放射敏感性。
射抗拒,其后逐渐敏感,G1末期相对更敏 感 G2期细胞通常较敏感,敏感性与M期相似
肿瘤的增殖动力学
描述肿瘤生长的一些参数 潜在倍增时间（potential doubling
time, Tpot） 是一个理论值,假设在 没有细胞丢失的情况下肿瘤细胞群体 增加一倍所需要的时间
决定因素: 细胞周期时间 生长比例
T
T
C
DNA双链断裂 染色体断裂
一般认为，引起 DNA损伤并最终导致细胞 死亡的主要是 DNA的双链断裂。这主要 是由于在实验中发现辐射引起的单链断 裂可以大部分得到修复，而双链断裂不 易修复， 且修复的过程中有可能发生的 修复差错
A T
C
细胞存活曲线
细胞存活:经射线照射后,细胞仍具有无限 增殖能力称为细胞存活.如没有无限增殖能力, 即使形态完整,有有限分裂能力,但不 能传种接代,也称为细胞死亡.
放射生物学 Radiobiology
放射生物学研究的是辐射对生物 体作用及其效应规律的一门科学
放射生物学 Radiobiology
电离辐射对生物体的作用分为
物理阶段 化学阶段 生物阶段
物理阶段
10-18—10-12s
射线照射路径上的能 量释放 激发 电离
化学阶段
激发 电离
化学键断裂 自由基形成
线性二次模式(Liner quadratic model, LQ) 电离辐射作用于靶细胞并造成该细胞的损伤 由α 和β两个损伤概率复合而成. 单击致死,损伤与吸收剂量成正比,用α表示. 多击致死,损伤与吸收剂量的平方成正比,用β表示.
线性二次模式
S=e –n (αd+βd2)
S: 存活比例. e :自然对数的底. d:分次剂量 n:照射次数 α β为系数.
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
G1
S DNA合成期
细胞周期时相与放射敏感性
有丝分裂期细胞或接近有丝分裂期细胞 是放射最敏感细胞
晚S期细胞通常具有较大的放射抗拒性 若G1期相对较长,G1早期细胞表现相对辐
线性二次模式
-LnS=n(αd+βd2 ) =nd(α+βd) =E
E:生物效应. nd=D,d:分次剂量 E/β=nd(α/β +d) 总生物效应(Total effect,TE), 单位为(Gy)2.
线性二次模式
E/α=D〔1+d/(α/β)〕 E/α为生 物有效剂量(biologically effective dose, BED),单位为Gy. 它代表:整个分次照射或低剂量连续照 射过程的生物效应.
靶的概念
所谓“靶”指的是细胞内对放射线敏感的 位点。Lee 1946年在他的“辐射对活细 胞作用”一书中，创立了靶的概念，认 为辐射的生物效应是由于放射线击中了 生物大分子或细胞内对射线敏感的特定 区域并使之电离的结果，并将这个敏感 区域形象的称为“靶”。
DNA单链断裂
单链断裂的修复过程是受酶控制的