肿瘤放射生物学基础(二)
临床肿瘤放射生物学
Redistribution
第六章 临床放射生物学研究的主要方法
第一节 第二节 第三节
细胞存活的测定方法 离体培养细胞的照射 实验肿瘤模型及其分析方法 实体瘤乏氧照射，生长延缓，再生长延缓 肿瘤的离体模型
第五章 肿瘤临床放射生物学概论
第一节
肿瘤放射治疗的生物学基础
一、电离辐射对细胞的作用
1. 直接作用 电离辐射直接将能量传递给生物 分子，引起电离和激发，导致分 子结构的改变和生物活性的丧失。 这个作用是随机的，生物分子的 损伤局限于分子的一定部位或较 弱的化学键上。 2. 间接作用 射线通过与细胞中的非靶原子或 分子（特别是水分子）作用，产 生自由基，后者可以扩散一定距 离达到一个关键的靶并造成靶分 子损伤。
•潜在致死损伤 ( potential lethal damage，PLD)修复 ：指在正常状态下，应 当在照射后死亡的细胞，若臵于适当的条 件下，由于损伤的修复，又可存活(保持无 限增殖能力)的现象。实验证明与PLD修复 有关的细胞几乎均为乏氧细胞，并主要存 在于G0期及相当不活跃的G1期细胞内。
第一节
肿瘤放射治疗的生物学基础
6．细胞存活曲线有关参数的含义
Do(平均致死剂量，mean lethal does)：为存活曲线 直线部分斜率k的倒数(Do =1/k )，表示细胞的放射 敏感性，即照射后余下37％细胞所需的放射量。 D0值越小，即杀灭63％细胞所需的剂量就越小， 曲线下降迅速(斜率大)。 N值(外推数，extrapolation number)：细胞内所含的 放射敏感区域数，即靶数，表示细胞内固有的与放 射敏感性相关的参数，是存活曲线直线部分的延长 线与纵轴相交处的数值。 Dq值(准阈剂量，quasithreshold dose)：代表存活曲 线的肩段宽度，细胞表现为亚致死损伤的修复(全 部细胞进入n-1状态之前)。Dq值越大，说明造成细 胞指数性死亡的所需剂量越大。经存活率为100％ 的点作与横轴平行的直线，再延长存活曲线直线部 分与之相交即可得出Dq值。 Ds：意义同Dq，更好地表示了肩段的宽度，即存 活曲线呈直线下降前所受到的剂量，但在存活曲线 上是肩段的实际宽度。 D-2：即细胞数下降到10-2时(S=0.01)所受到的剂量 值。
放射生物学
放射生物学(Radiobiology)放射生物学研究的是放射对生物体作用及其效应规律的一-门学科。
1.正常组织对放射性的反应2.肿瘤对放射性的反应正常组织对放射的反应最小耐受量(TD5/5)一定的剂量-分割模式照射后5年内严重放射并发症发生率不超过5%的剂量最大耐受量(TD50/5)一定的剂量-分割模式照射后5年内严重放射并发症发生率不超过50%的剂量肿瘤放射治疗的两大基本原则1.最大程度地杀灭肿瘤2.最大程度地保护正常组织正常组织与肿瘤组织分次照射后的差别二、分次放疗的生物学基础(4R理论)在引起相同正常组织损伤时，多数时候分割照射的肿瘤局控要优于单次照射分割放射的生物学基础一4R理论(1975由Withers提出)放射损伤的修复(Repair of radiation damage)细胞周期的再分布(Redistribution within the cell cycle)乏氧细胞的再氧合(Reoxygenation)再群体化(Repopulation)（一）细胞放射损伤的修复1.亚致死损伤(sublethal damage)指受照射以后，细胞的部分靶内所累积的电离事件，通常指DNA单链断裂。
亚致死损伤是一种可修复的放射损伤。
亚致死损伤的修复：指假如将某一给定单次照射剂量，分成间隔一定时间的两次时所观察到的存活细胞增加的现象。
1959年EIkind发现，当细胞受照射产生亚致死损伤而保持修复能力时，细胞能在3小时内完成这种修复，将其称之为亚致死损伤修复。
影响亚致死损伤的修复的因素：1.放射线的质低LET辐射细胞有亚致死损伤和亚致死损伤的修复，高LET辐射细胞没有亚致死损伤因此也没有亚致死损伤的修复2.细胞的氧合状态处于慢性乏氧环境的细胞比氧合状态好的细胞对亚致死损伤的修复能力差3.细胞群的增殖状态未增殖的细胞几乎没有亚致死损伤的修复临床意义：细胞亚致死损伤的修复速率一般为30分钟到数小时常用亚致死损伤半修复时间(T1/2) 来表示不同组织亚致死损伤的修复特性在临床非常规分割照射过程中，两次照射之间间隔时间应大于6小时，以利于亚致死损伤完全修复2.潜在致死损伤(potential lethal damage)正常状态下应当在照射后死亡的细胞，在照射后置于适当条件下由于损伤的修复又可存活的现象。
放射生物学基础
正在分化中有增殖能力的细胞
对射线相当敏感，略低于第一类细胞。 由第一类细胞产生，较第一类细胞分化。 正在分化中不同造血系统的有分裂能力的 细胞和比较分化的精原细胞。
多种归宿的结缔组织细胞
处于相对敏感和相对抗拒之间。 分裂不规律，平均寿命长于前两类细胞。 内皮细胞、纤维母细胞和间质细胞。
正常组织和器官的放射效应
种系和个体发育的放射敏感性 早期反应组织和晚期反应组织 细胞群体动力学特点
种系和个体发育的方射敏感性
不同种系的生物对电离辐射的敏感性 有很大差异，其总的趋势是随着种系 演化越高，机体组织结构越复杂，其 放射敏感性越高。
早期反应组织和晚期反应组织
大多数情况下，增殖旺盛、分化程度低的细胞要 比无增殖能力、分化高的细胞对射线更敏感。 这是因为前者很快发生增殖死亡，而引起这种效 应所需要的照射剂量较低，而后者因为分裂活动 低下或不分裂，没有或很少发生增殖死亡，所需 要达到细胞死亡的剂量则要高得多。
非常规分割放射治疗
常规大剂量：缩短总的治疗时间，每次剂量同 常规分割稍多一点，一般大于250cGy/次，1 次/日，5日/周 分段治疗：有利于正常组织修复及肿瘤的再氧 合，对年老体弱病人较为适合。但延长疗程是 不利于肿瘤控制的。
分次照射计划的调整及临床应用
每周5次、每次2Gy的常规分割治疗方法， 虽然应用多年，但对每个具体肿瘤病人并不 一定是最佳的治疗方案。 因此需要我们调整分次治疗计划，以适合各 种不同临床情况肿瘤病人的治疗。
不同组织的α /β 值（Gy）
早反应组织 皮肤 空肠 结肠 睾丸 α /β 9~12 6~10 10~11 12~13 晚反应组织 脊髓 肾 肺 膀胱 α /β 1.0~4.9 1.5~2.4 2.4~6.3 3.1~7
肿瘤放射治疗策略——放射生物学基础篇
电离辐射对生物体的作用 《生物效应》
• 2.化学阶段 • 概念：受损的原子和分子与其他细胞成分发
生快速化学反应的时期 • 作用方式：电离和激发导致化学键的断裂和
自由基的形成（即破损的分子）。 • 此阶段的特点：清除反应之间的竞争，如灭
入射χ线光子
快速电子
自由基
离子自由基
由化学键断裂引起的化学变化
生物效应
电离辐射对生物体的作用 《电离辐射的直接和间接作用》
放射线的细胞效应 《电离辐射的细胞效应》
• 1.辐射诱导的DNA损伤及修复 • 理论依据：有许多的研究证据显示，
DNA是引起一系列放射生物学效应（ 包括细胞死亡、突变和致癌）的关键 靶。 • DNA是射线杀伤细胞的主要靶。 • DNA的破坏，中断了细胞分裂所必须 的DNA复制过程。 • DNA损伤主要为单链或双链的断裂， 单链断裂在一定条件下还可能修复， 双链断裂则难以修复，导致细胞死亡
• 描述了组织生物效应与分次照射及剂量之间的关系 • 预测不同剂量分割方式的生物效应 • 进行不同剂量分割方式的等效转换
• n1(αd1 +βd12)= n2(αd2 +βd22)
• 不同组织射线照射后反应不同。根据细胞增殖动力学 和α/β比值将正常组织分成早反应组织和晚反应组织 。
肿瘤放射治疗策略
——放射生物学基础篇
概述
• 重要性：放射肿瘤学的三大基本 支柱：肿瘤学、放射物理学、临 床放射生物学。
• 目的：提高肿瘤放射治疗疗效， 减少正常组织损伤，延长患者生 命和改善生活质量。
• 意义：是放射肿瘤学家了解放射 线治疗肿瘤的生物学机制，以及 从事有关研究的思想库和试验基 地。
肿瘤放射治疗技术考试：2021肿瘤放射治疗技术基础知识真题模拟及答案(2)
肿瘤放射治疗技术考试：2021肿瘤放射治疗技术基础知识真题模拟及答案(2)共403道题1、如果光速为3.0×108m／s，则频率为6.0×1014赫兹的电磁辐射波长为（）。
（单选题）A. 770×10-9mB. 620×10-9mC. 590×10-9mD. 500×10-9mE. 450×10-9m试题答案：D2、关于“三精”治疗的描述错误的是（）。
（单选题）A. 以立体定向放射治疗和调强适形放射治疗为技术基础B. 是指精确定位、精确扫描、精确治疗C. 是指精确定位、精确设计、精确治疗D. 使照射的高剂量适合肿瘤靶区的形状E. 最大程度地杀灭肿瘤，同时对正常组织的损伤降到最低试题答案：B3、在临床放射治疗中，下面指标主要作为正常组织的耐受剂量的是（）。
（单选题）A. TD5／5B. TD5／10C. TD50／5D. TD90／5E. 以上都不对试题答案：A4、关于姑息性放射治疗的描述错误的是（）。
（单选题）A. 姑息性放射治疗是为了改善患者生活质量B. 姑息性放射治疗主要追求肿瘤的消退C. 姑息性放射治疗相对于根治性放射治疗照射剂量低D. 姑息性放射治疗治疗时间较短E. 姑息性放射治疗其目的主要是减轻患者症状试题答案：B5、按电磁辐射波长的关系，从小到大的排列为（）。
（单选题）A. 紫外线、可见光、红外线、X射线、微波、无线电波B. X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波C. 无线电波、红外线、可见光、紫外线、微波、X射线D. X射线、微波、紫外线、可见光、红外线、无线电波E. 无线电波、X射线、微波、紫外线、可见光、红外线试题答案：B6、临床诊疗医学道德原则错误的一项是（）。
（单选题）A. 生命神圣与生命质量相结合原则B. 患者健康利益至上原则C. 身心统一原则D. 协同一致原则E. 经济利益化原则试题答案：E7、如果测得某能量的高能电子束PDD曲线，则电子束的模体表面平均能量是（）。
肿瘤放射生物学基础(一)
电离辐射
单链断裂
DNA的双螺旋结构结构
双链断裂 （关键损伤）
辐射所致的细胞死亡
概念：细胞死亡是放射线对细胞的遗传物质和 DNA造成不可修复的损伤。
细胞死亡形式：胞核的放射敏感比胞质高100倍 ⑴间期死亡 ⑵有丝分裂死亡
细胞死亡的机制：⑴DNA是关键靶 ⑵凋亡
细胞存活曲线
定义：根据不同的剂量和相应的不同生存率绘制出来 的曲线，即为细胞存活曲线。这曲线既可以通过体外 细胞培养，也可以通过体内试验获得。研究和评估电 离辐射哺乳动物细胞增殖能力即再繁殖完整性的影响。
细胞存活曲线几个参数
• D0平均致死量，代表着这一细胞群的放射敏感性，直线 越陡，即D0值越小，杀灭63%细胞所需要的剂量就越小。
• N值指细胞内所含的放射敏感区的域数，即靶数。 • Dq代表存活的肩宽宽度，在此剂量范围内，细胞表现为
非致死损伤的修复，Dq值越大，造成细胞指数死亡所需 要的剂量越大。 • S2为照射2Gy后细胞的存活率。
肿瘤放射生物学基础
（一）
南华大学附属南华医院肿瘤科 孙建湘
电离辐射对生物体的作用
电 离 辐 射
照射
生 物理吸收 物 体 化学过程
生
物
效
应
电离辐射对生物的作用
➢ 物理阶段 10-18秒 1Gy—105电离 ➢ 化学阶段 自由基 ➢ 生物阶段 损伤 修复 癌变
电离辐射照射生物系统后的效应时间表
电离辐射的生化效应
细胞存活的唯一标准：受照射的细胞是否保留无限增 殖的能力。
（如果细胞受照射后形态完整，还能进行少数几次有丝分裂， 但已经失去了无限分裂增殖的能力，仍被认为是死亡细胞）
生存曲线的绘制：由于射线对生物体的损伤是随机 的，细胞对射线的敏感度不同，我们可以看到细胞 的存活曲线可出现两种情况。细胞的生存曲线是一 条直线，说明细胞对射线敏感的表现，也就是说， 细胞DNA被一次击中就发生死亡。但是大多数细胞并 非这种情形，在低剂量区时，存活曲线有一个肩区， 当剂量较大时，才成直线。因此生存曲线是一个二 次曲线，我们常用线性二次方程来描述。生存曲线 的肩区，是由于细胞受到射线照才 能死亡，因此在低剂量区时有一个放射损伤的积累 过程。
肿瘤放射治疗PPT课件【可编辑全文】
37
细胞照射后的存活曲线-氧效应
38
正常组织和肿瘤细胞在分次照射 中的4个变化（4R）
肿瘤细胞放射损伤的修复（Repair）
致死性损伤
亚致死性损伤
潜在致死性损伤
肿瘤细胞的再增殖（Regeneration）
残存细胞加速再增殖、G0期细胞进入增殖周期
细胞周期再分布（Redistribution） G2
电
离
辐
电子
射
中子
粒子辐射
质子
加 速
器
负π介子
重粒子LETຫໍສະໝຸດ LET远距离治疗 低
近距离治疗
射 线
高
远距离治疗
射 线
11
放射物理学及放疗设备
1. 电离辐射与物质作用 2. 放射源与放射治疗设备 3. 放射剂量单位 4. 放射治疗剂量学四原则
12
一．电离辐射和物质作用
能够使物质发生电离的射线称为电离辐射线 电离是射线引起物质物理、化学变化及生物效 应的主要机制。 带电粒子辐射: α粒子、β粒子等 非带电粒子辐射：X射线、 γ射线、中子等
疗程时间 影响大
影响大
影响小
总剂量
影响大
影响大
影响大
放疗原则：以较小的分割剂量、在尽可能短的总疗
程内给予一定的总剂量。
照射（重要器官的保护）
Cancer Center 26 SUMS
三 高能电子束临床剂量学特点
射程深度与能量成正比; 一定深度内剂量分布较 均匀，超过一定深度后 剂量迅速下降; 骨、脂肪、肌肉对电子 线吸收差别不显著; 可用单野作浅表或偏心 部位肿瘤的照射。
电子束深度剂量曲线
放射物理学
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肿瘤学试题(附答案)
肿瘤学试题（附答案）一、单选题（共100题，每题1分，共100分）1、肿瘤的基本特征不包括( )。
A、细胞的异常生长B、肿瘤细胞的恶性行为是通过细胞增殖传递给子代细胞的C、保存了正常细胞的功能D、肿瘤是涉及遗传物质(DNA)结构和功能改变的疾病E、肿瘤细胞分化功能降低或丧失正确答案：C2、原发性肝癌按大体形态分型下述错误的是( )。
A、孤立的直径<5cm的癌结节称为小肝癌B、巨块型癌直径>10cmC、结节型易发生癌结节破裂出血D、巨块型易发生坏死引起肝破裂E、弥漫型往往因肝功能衰竭而死亡正确答案：C3、从放射生物学角度考虑,适合于加大分次剂量照射的肿瘤为( )。
A、脑胶质瘤B、肾癌C、肺癌D、前列腺癌E、淋巴瘤正确答案：D4、下列哪项是G2/M检测点的核心?( )A、CyclinDB、CDK2C、CyclinBlD、Cdc2E、CDK4正确答案：D5、制定GCP的目的除外( )。
A、保障受试者生命安全B、保证临床试验过程规范可靠C、保障受试者权益和隐私D、保证临床试验结果科学可信E、促进新药研发正确答案：E6、关于LAK细胞,下列说法错误的是( )。
A、较NK细胞具有更广谱的杀瘤作用B、具有细胞毒性效应C、其实质是NK细胞D、能被大剂量IL-2诱导E、其抗肿瘤的生物应答机制目前尚不十分清楚正确答案：C7、属于串联结构的器官是( )。
A、脊髓B、心脏C、肺D、肾E、肝正确答案：A8、子宫内膜癌当侵犯宫颈管时,其淋巴引流与哪种肿瘤相似?( )A、卵巢癌B、宫颈癌C、阴道癌D、直肠癌E、外阴癌正确答案：B9、人事招录、评审、聘任过程中应遵循( )原则。
A、公平、公正、公示B、公平、公开、公告C、公平、公正、公告D、公告、公示、公开E、公平、公正、公开正确答案：E10、不符合外阴尖锐湿疣的描述是( )。
A、鳞状上皮乳头状增生伴角化过度B、呈淡红色、乳头状、斑块状病变C、不累及子宫颈黏膜D、好发于外阴、肛周、阴道黏膜E、棘细胞层增生并形成空泡状细胞正确答案：C11、关于声门癌的描述正确的是( )。
放射生物学基础
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
第二节、从实验肿瘤的放射生物学研究中得到的一些 结论 ①肿瘤体积效应, 大肿瘤比小肿瘤难治愈。大肿瘤 内克隆源细胞数多。大肿瘤中的克隆源细胞对治疗 的敏感性更小。 ②再群体化的加速, 在照射后存活下来的克隆源性 细胞可能使肿瘤很快再群体化。肿瘤体积不能很好 地反映克隆源性细胞的杀灭情况。 ③瘤床效应 ④乏氧和再氧合
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
（2）肿瘤的指数性生长和非指数性生长 指数性生长：肿瘤体积在相等的时间间隔
内以一个恒定的比例增加。 V=exp(0.693·T/Td) 0.693是Ln2，T是时间。
肿瘤体积的对数随时间呈线性生长，这是 最简单的生长模式，理论上必需满足：所有 细胞均在增殖，并且没有细胞丢失，也就是 说肿瘤倍增时间等于细胞周期时间。实际上 肿瘤生长的倍增时间要长于细胞周期时间， 因为存在细胞丢失和去周期化，肿瘤生长是 非指数性的。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
二、 肿瘤的生长速度
①肿瘤体积倍增时间（tumor volume doubling time ,Td）是描述肿瘤 生长速度的重要参数，由三个主要决定因素所决定：细胞周期时 间（the cell cycle time ,Tc）；生长比例（the growth fraction ,GF）； 细胞丢失率（the rate of cell loss）。如果细胞周期时间短、生长比 例高、细胞丢失少，则肿瘤增长速度块。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
以上是肿瘤实质细胞，其它参与形成肿瘤包块 的主要是间质，包括纤维细胞、血细胞、血管组织 等，有时肿瘤间质比肿瘤实质成分还多。临床上实 质成分多质软，间质成分多质硬。
放射肿瘤学基础
缺点：
• 必须是悬浮生长细胞，成团生长，不分离。
多细胞球体生长曲线的测定
• 在显微镜下以测微尺测量20～40个球体 的直径，取其平均值，以天数为横坐标， 平均直径为纵坐标．获得多细胞球体的 生长曲线。 • 生长较慢的肿瘤细胞不适合于球体培养。 因它需要较长的培养期，使实验周期延 长，而且要消耗大量的培养液。
特点：
•
重复性、稳定性、定量性好
• 因常用小鼠故对人体缺乏反应性
Animal Tumor Models in Vivo Routes of Challenge
• • • • • • • IP (Intraperitoneal) SC (Sub-cutaneous) IM (Intra-Muscular) ID (Intra-dermal) IV (Intravenous) IT (Intra-thecal) PO (Orally)
生长速率的变化。
• 一是从照射时算起，肿瘤再长到与照 射当时同等大小所需的时间； • 一是从照射时算起，肿瘤长到指定大 小所需的时间（TX射线），与对照组肿
瘤长到同等大小所需时间（T肿瘤）相
比较。
• 优点：照射的剂量范围大(从几个戈瑞
到几十戈瑞均可），但是每个剂量点
需要8～10只动物，实验周期较长，从
1. Inject mice with enough cells to form a tumor
2. Irradiate when 6mm diam
3. Determine the dose of radiation that is needed to cure 50% of mice. Threshold-sigmoid 100 curve that goes from Percent of 10% to 90% cure mice with 50 tumors over about 10Gy in a clinical fractionation 0 scheme (which is 0 10 20 30 40 50 60 70 80 hard to do in mice).
肿瘤的放射生物学
近年来，免疫治疗成为肿瘤治疗的新热点，放疗可以作为免疫治疗的辅助手段， 通过激活肿瘤细胞的免疫原性，提高免疫治疗效果。
04
肿瘤放射治疗的临床应用
头颈部肿瘤的放疗
头颈部肿瘤是指发生在头部和颈部的肿瘤，包括脑瘤、鼻 咽癌、喉癌等。放疗是治疗头颈部肿瘤的重要手段之一， 通过高能射线对肿瘤进行照射，达到杀灭肿瘤细胞、缩小 肿瘤体积的目的。
肿瘤的放射生物学
目录
• 肿瘤放射生物学基础 • 肿瘤放射反应的机制 • 肿瘤放射治疗的方法与技术 • 肿瘤放射治疗的临床应用 • 肿瘤放射治疗的副作用与处理 • 肿瘤放射生物学的研究前景与展
望
01
肿瘤放射生物学基础
肿瘤放射生物学定义
肿瘤放射生物学是一门研究放射线与肿瘤细胞相互作用机制的学科，旨在揭示肿 瘤对放射治疗的敏感性和抵抗性的生物学基础，为肿瘤放射治疗提供理论依据和 指导。
03
放疗时，处于增殖周期的细胞对放射线更敏感，而 静止期细胞相对不敏感。
肿瘤细胞的修复与再增殖
01 肿瘤细胞在接受放射线照射后，会启动一系列修 复机制来对抗射线损伤。
02 肿瘤细胞的修复能力较强，部分细胞可修复损伤 并继续增殖，这影响了放疗的效果。
03 了解肿瘤细胞的修复机制有助于制定更有效的放 疗策略，降低肿瘤细胞的修复能力。
与物理学领域的交叉研究，深入 探讨射线与物质相互作用机制及 放疗设备性能优化。
肿瘤免疫学
与免疫学领域的交叉研究，探索 放疗对肿瘤免疫微环境的影响及 放疗与免疫治疗的协同作用。
分子生物学与遗传
学
与分子生物学和遗传学领域的交 叉研究，揭示肿瘤细胞对射线的 应答机制及放射诱导的基因突变 和表观遗传变化。
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放射生物学 (2)【可编辑全文】
发展简史
放射物理学的重要发现 1906年提出有关细胞、组织放射敏感性定律 20年代形成靶学说 40年代核武器开发和使用，全身性急性放射损伤和放射病理的研究进展很快。 1953细胞学技术发展，揭示了细胞生活周期各时相。同年阐明了乏氧具有增加细胞放射抵抗了力的作用。 60年代DNA损伤与修复的研究，提高到分子生物学水平。 80年代提出了放射治疗中需要考虑的生物因素—4“R”。
自由基与放射损伤
对脂类过氧化作用与生物膜的损伤 细胞中包括细胞膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、核膜等在内的多种膜结构统称为生物膜。 OH +LH L • + H2O L• + O2 LOO• LOO• + LH LOOH + L• （1）膜脂改变导致膜功能改变和膜酶损伤； （2）脂质过氧化过程中形成的活性氧对酶和其他细胞成分的损伤； （3）脂氢过氧化物的分解产物，特别是醛类过氧化物的分解产物对细胞及其成分的毒性效应。
治疗次数
损伤程度
放射损伤示意图
１ ２ ３ ４
５ ６ ７ ８
损伤超过此水平，组织便不能修复
正常组织
肿瘤组织
９ １０
１１
１２１３１４１５１６１７
损伤程度
治疗次数
肿瘤复发示意图
１ ２ ３ ４
５ ６ ７ ８
损伤超过此水平，组织便不能修复
正常组织
肿瘤组织
９ １０
１１
１２１３１４１５１６１７
损伤程度
细胞放射损伤的修复
（一）细胞的放射损伤 亚致死损伤：通常指DNA 的单链断裂，可修复的损伤。即经过一段时间，细胞基因组受损伤的部位被酶切除，以DNA的另一条单链为模板，损伤部位经复制而修复。只有分割时才表现出来。总剂量20Gy时，一次照射，存活率0.048%，而每次2Gy照射10次，细胞存活率9%。可见，虽对细胞死亡影响不大，但会增加细胞生存率。 潜在致死损伤：正常状态下应当在照射后死亡的细胞，若至于适当条件下，由于损伤的修复又可存活的现象。 致死损伤：受照射后细胞完全丧失了分裂增殖能力，是一种不可修复的，不可逆和不能弥补的损伤。
副高卫生职称《肿瘤放射治疗学》(题库)考前点题卷一
副高卫生职称《肿瘤放射治疗学》（题库）考前点题卷一[单选题]1.外耳道鳞癌最常见的症状是（）A（江南博哥）.耳道溢液和耳痛B.听力减退C.面神经麻痹D.Ⅶ颅神经症状E.Ⅺ颅神经症状参考答案：A参考解析：外耳道鳞癌最常见的症状是耳道溢液和耳痛，其次为听力减退和面神经麻痹，病期较晚时也可出现颅神经症状，所以正确答案是A。
[单选题]2.下列情况下，不考虑首选放疗的是（）A.颅内转移B.上腔静脉压迫C.骨转移D.脊髓压迫E.双肺多发转移参考答案：E参考解析：双肺多发转移首选全身治疗如化疗或靶向治疗。
[单选题]3.发生康普顿效应时（）A.光子与核外电子发生弹性碰撞，电子获得部分能量脱离原子，同时入射光子的能量与运动方向发生变化B.光子与核外电子发生弹性碰撞，电子获得部分能量脱离原子，入射光子的能量与运动方向不发生变化C.光子与核外电子发生非弹性碰撞，电子获得部分能量脱离原子，同时入射光子的能量与运动方向发生变化D.光子与核外电子发生非弹性碰撞，电子获得部分能量脱离原子，入射光子的运动方向不发生变化E.光子与核外电子发生非弹性碰撞，电子获得部分能量脱离原子，入射光子的能量不发生变化参考答案：C参考解析：γ光子与物质原子的核外电子发生非弹性碰撞，一部分能量转移给电子，使其脱离原子，同时入射光子的能量与运动方向也发生变化的过程称为康普顿效应。
[单选题]4.食管上接咽，相当于（）水平，沿气管后缘经上纵隔，过横膈的食管裂孔止于胃的贲门A.第五颈椎B.第五颈椎下缘C.第六颈椎D.第六颈椎下缘E.第七颈椎参考答案：D参考解析：食管的解剖是上接咽，相当于第六颈椎下缘水平，沿气管后缘经上纵隔，过横膈的食管裂孔止于胃的贲门。
[单选题]5.男，57岁，声嘶伴咽部不适半年。
查体：左颈部可扪及一质硬固定包块，无压痛。
最有可能的诊断为（）A.鼻咽癌B.声带息肉C.扁桃体癌D.声门癌E.喉结核参考答案：D参考解析：声门癌的典型症状。
[单选题]6.据国内外统计，肿瘤患者在病情的不同阶段，出于不同的目的需要进行放射治疗的比例大约为（）A.1/2B.1/3C.3/4D.2/3E.2/5参考答案：D参考解析：据国内外统计，大约有2/3的肿瘤患者在病情的不同阶段，出于不同的目的需要进行放射治疗。
副高卫生职称《肿瘤放射治疗学》(题库)模拟试卷二
副高卫生职称《肿瘤放射治疗学》（题库）模拟试卷二[单选题]1.有助于鉴别肝癌和良性活动性肝病的是（江南博哥）（）A.HBsAg阳性B.AFP阳性C.AFP阴性D.肝功能明显损害E.AFP和ALT动态曲线参考答案：E参考解析：肝癌和活动性肝病AFP都可为阳性。
肝炎患者血清AFP升高通常为“一过性”，且往往伴有转氨酶显著升高，而肝癌患者血清AFP持续上升，往往超过500ng/ml，此时与转氨酶下降呈曲线分离现象。
因此鉴别点为AFP和ALT动态曲线。
[单选题]2.从治疗效果和保留器官功能来考虑，早期头颈部肿瘤首选的治疗手段是（）A.手术治疗B.放射治疗C.化学治疗D.生物治疗E.加温治疗参考答案：B[单选题]3.有助于诊断肌源性肿瘤的标志为（）A.CKB.desminC.vimentinD.PSAE.PCNA参考答案：B[单选题]4.肿瘤外科手术先结扎的血管是（）A.动脉B.静脉C.一起结扎D.无关紧要E.先结扎容易结扎的血管参考答案：B参考解析：肿瘤外科手术与其他外科不同，应先结扎静脉，后结扎动脉，减少肿瘤血行播散。
[单选题]5.放疗摆位中铅挡块厚度（全防护）（）A.1个HVLB.2个HVLC.4个HVLD.5个HVLE.6个半HVL参考答案：E参考解析：放疗摆位中铅挡块厚度（全防护）需要6个半半价层。
[单选题]6.结合（）可用于精原细胞瘤的分型和分期A.AFP和HCGB.AFP和睾酮C.睾酮和HCGD.AFP和雌激素E.HCG和雌激素参考答案：A[单选题]7.卵巢癌中放射高度敏感的肿瘤为（）A.卵巢上皮癌B.性索间质肿瘤C.无性细胞瘤D.卵巢未成熟畸胎瘤E.卵巢内胚窦瘤参考答案：C[单选题]8.上颌窦癌已经侵犯内壁并侵及鼻腔，其照射范围一般不包括（）A.上颌窦B.鼻腔C.对侧上颌窦壁D.硬腭E.上齿槽参考答案：C参考解析：上颌窦癌已经侵犯内壁并侵及鼻腔，其照射范围应包括上颌窦、鼻腔、硬腭、上齿槽、眶底和上颌窦后壁，但不包括对侧上颌窦外壁。
肿瘤放射生物学基础
肿瘤放射生物学基础（二）第三节肿瘤细胞群增殖动力学肿瘤的生长的两个阶段1、临床前期：指从一个癌细胞开始直到临床检查时能被发现。
这一时期取决于肿瘤所在的身体部位。
临床能发现的肿瘤至少要有1cm3大小，重量是lg左右，大约含109细胞。
2、临床生长期：肿瘤在临床生长期的速度取决于不同的因素，如肿瘤的大小、历史、年龄、营养状态和血液供应等。
一、细胞动力学参数及其测定包括：1、细胞周期各时相的定量估算2、细胞周期各时相时间的测定3、细胞周期时间测定1）计数处于有丝分裂的细胞比例即有丝分裂指数（mitotic index，MI）2）标记指数（LI）测定先使细胞与一定量的3H标记的胸腺嘧啶或溴脱氧尿嘧啶接触一段时间，然后将在平皿上的细胞群体或是从组织上切下的薄片固定．染色并在显微镜下观察，计数被标记的细胞比例。
标记指数（LI）公式2、细胞周期各时相时间及细胞周期的测定•技术的基本方法是：将处于S期的细胞群标记上核素，并观察这些被标记的细胞在细胞周期中从S期向M期运动中在M期的出现时间。
•离体实验中，将3H标记的胸腺嘧啶加入培养基中，待脉冲标记时间（约20分钟）结束时，弃去有放射性的培养液，加入新鲜培养液就可以了。
•在体实验时，3H－胸腺嘧啶作用于S时相的细胞将放射活性结合于细胞内，当标记作用被终止后，细胞在周期内前进。
在定期的间隔时间，一般为每隔1小时取材1次，将标本固定、染色并准备自显影。
•计数每个样本中有放射性标记的有丝分裂细胞的百分比。
二、正常组织和肿瘤细胞群增殖动力学人体的细胞群根据其功能，可以分为以下几组:1、休止细胞群：没有细胞分裂或DNA成分改变2、增殖不稳定的细胞群：在机体的生命期内不断增殖，但速度渐慢，增殖略大于丢失。
3、更新或增殖稳定的细胞群4、肿瘤细胞群1、正常组织增殖动力学受自动稳定控制系统的控制：到一定程度细胞增殖就会停止，主要有2种生长控制：1）直接作用于细胞群，由子代细胞产生的对细胞增殖的反馈作用（接触抑制）；2）作用于细胞周围环境，可以同时对几种细胞群起作用,如激素此外，神经调节、营养、温度等也起一定的调节作用。
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细胞组织的放射反应
❖ 细胞反应: 胞核的放射敏感比胞质高100倍 ❖ (1)间期死亡; ❖ (2)增殖死亡 ❖ 放射线对正常组织的影响(受照面积越大反应
越大) ❖ (1)早反应组织 ❖ (2)晚反应组织 ❖ (3)正常耐受量:A,最小耐受量(TD5/5) B,最大
耐受量(TD50/5)
❖ 早反应组织是指放射反应常在放疗早期出现，轻至
现的一系列变化——4 R理论
1，放射损伤的修复(Repair) 受到致死损伤的细 胞将发生死亡，而射线引起的所谓亚致死损伤及 潜在致死损伤的细胞，在给予足够时间、能量及 营养的情况下，可以得到修复生存下来。
2，再氧合作用（Reoxygenation） 氧在辐射 产生自由基的过程中有重要作用，富氧细胞对 放疗比较敏感，较易被放射线杀死，乏氧细胞 对放疗耐受性较强，不易被杀灭。肿瘤组织常 有供血不足及乏氧细胞比率高的问题，部分癌 细胞可逃避放射损伤，这是放疗后肿瘤再生长 及复发的常见原因之一。放疗中，富氧细胞被 杀灭，原来乏氧的细胞可能获得再氧合的机会， 从而对放疗的敏感性增加。
肿瘤指数性和非指数性生长
指数性生长：肿瘤体积在相等的时间间隔内以一个恒定的 比例增加。
指数性生长的公式： V=exp(0.693.T/Td)
式中0.693是ln2,T是时间，肿瘤体积的对数随时 间呈线性增长。
大量的动物实验肿瘤的放射生物学研究得出很 多重要的概念： 1.肿瘤的体积效应
2.再群体化的加速
早期和晚期放射反应
早期放射放应：发生于受照射后最初几天或
几周，多发生于更新快的组织，发生时间取 决于分化可乐的功能细胞的寿命。
晚期放射放应：是指实质细胞耗竭后无力再
生而最终导致纤维化。是受照射后由细胞因 子和生长因子介导的各个细胞群间的相互作 用，最终导致晚期放射损伤。
正常组织的耐受性
*结构组织耐受性 *功能性耐受
研究的热点
辐射对肿瘤组织的作用
肿 瘤
第一层次：由活跃分裂的增殖细胞组成， 所占细胞群比例称为生长比例
再
的
补
细 胞
第二层由静止或G0期细胞组成
充
动
力
Hale Waihona Puke 第三层次由分化的终末细胞组成
学
层
次
第四层次由已死亡及正在死亡的细胞组成
肿瘤的生长速度
对肿瘤生长速度描述的几个参数 ❖ 1.肿瘤体积倍增时间( Td ) 细胞周期时间( Tc ) 生长比例( GF) 细胞丢失率
中度反应在治疗后很快恢复。如粘膜红斑、溃疡等；
❖ 晚反应组织：放射损伤常在放疗结束后一段时间出
现，常难以恢复，如放射性肺炎，放射性脊髓损伤、 放射性肌肉萎缩等。放疗时应避免这种损伤。
❖ 原因：主要与相关靶细胞的细胞增殖动力学有关，也 就是与靶细胞更新的速度有关。相关的靶细胞更新速 度快，那么，辐射效应的出现较早，而更新速度慢， 则辐射效应的出现较迟。对于照射后出现的早期或急 性反应的靶细胞基本上已明确，但对产生后期反应的 靶细胞却不完全清楚。
一、电离辐射对靶细胞的损伤
(二) 剂量——活存曲线
有增殖能力的哺乳动物细胞 受一定照射,一部分丧失增殖 能力,体外培养时不能形成细 胞团;另一部分“活存”细胞 仍保持增殖能力,体外培养时 形成细胞团.“活存”细胞百 分率随照射剂量增加而降低.
Dq 细 胞 存 活 百 分 数
D0
Gy
一、电离辐射对靶细胞的损伤
举例：肉瘤与癌：肉瘤细胞丢失系数低
于癌细胞丢失系数。大剂量照射后，当 癌细胞的新生暂时终止或减低时，原有 的癌细胞则因其高丢失系数不断死亡并 被清除，肿瘤缩小。而肉瘤则不同，由 于其丢失系数低，在同样的辐射剂量下， 体积缩小慢。尽管从长远看，两种肿瘤 的治愈率可能是相同的，而近期内肉瘤
则比癌对射线表现出相对的抗性。
❖ 2.潜在倍增时间（Tpot）
定义是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的时间。 取决于：细胞周期时间( Tc )
生长比例( GF)
❖ 3.细胞丢失因子
确定肿瘤生长速率主要考虑以下因素
细胞周期时间：不同类型肿瘤细胞的细胞周期时 间不同；同一肿瘤在不同情况下也有细胞周期 时间的不同。在人类肿瘤中，许多研究指出， 细胞周期时间在15h到＞100 h，平均2.3d 。
肿瘤放射生物学基础
（二）
南华大学附属南华医院肿瘤科 孙建湘
电离辐射的生物效应
一、电离辐射对靶细胞的损伤 二、电离辐射致突变及致癌效应 三、电离辐射对染色体的损伤 四、辐射对组织和器官的作用 五、电离损伤的分子水平作用
电离辐射对靶细胞的损伤
(一) 细胞的辐射敏感性
各类细胞对辐射的敏感性不一致.不断生长、 增殖、自我更新的细胞群对辐射敏感,分化成熟 的细胞对辐射具有高度耐受性, 淋巴细胞例外, 它分化成熟,但属于高度敏感细胞.造血细胞、生 殖细胞、肠上皮细胞等高敏;膀胱、食道等上皮 细胞较敏; 结缔组织、内皮细胞等中敏; 而肌细 胞、神经节细胞、成熟的软骨和骨细胞低敏。
体积效应？
❖ 分次放疗后正常组织和肿瘤组织的恢 复及生长差异----放疗的简单基本原理
❖ 正常组织放疗后细胞增殖周期恢复较肿瘤细 胞快
❖ 肿瘤组织的再增殖速度比不上正常组织为填 补损伤而出现的加速增殖
❖ 肿瘤组织细胞群内生长比例较正常组织大， 受照射损伤死亡较正常组织多，丢失比率大
正常组织和肿瘤组织细胞群在分次放疗中出
生长分数（growth fraction）：细胞群体中有增 殖能力的细胞数与细胞总数之比值：
GF 有增殖能力的细胞数 细胞群的细胞总数
细胞丢失 有以下几个途径：
• 营养不良性坏死 远离血管的细胞； • 细胞增殖死亡 • 死于免疫打击 • 转移 • 脱落
结论 如果细胞周期时间短、生长比例较高、 细胞丢失少，那么肿瘤生长较快 。
3.瘤床效应
4.乏氧和再氧合
正常组织及器官的放射效应
正
常 第一种类型：
组 织
结构等级制约组织
中
的
细
胞 分
第二种类型：
化 灵活组织
层
次
干细胞 分化或功能细胞 正在成熟的细胞
细胞层次没有明显的界限， 有自我更新能力
干细胞 （自我更新）
前体细胞 (扩增）
成熟细胞 (功能）
等级结构制约组织
干细胞
成熟细胞 （功能）
4，在群体化（Repopulation） 放疗后细胞分裂 将加快，肿瘤组织生长也比较快。考虑细胞有再 增生作用，放疗需要延长疗程，增加总照射量， 才能达到更满意的治疗效果。
分次照射是放射治疗的临床基础
两次照射间隔，提供正常组织修复机会 急性反应可耐受
连续打击，可最大限度杀灭肿瘤 慢性反应可接受
关键点：治疗比TD5/5 TD50/5 提高治疗比的途径是目前放射治疗
3，细胞周期的再分布(Redistribution) 癌细 胞群的细胞常处于不同的细胞增殖周期中，对 射线敏感也不一致。最敏感的是M期细胞，G2 期细胞对射线的敏感性接近M期，S期细胞对射 线敏感性最差。对于G1期的细胞来讲，G1早 期对射线的敏感性差，但G1晚期则较敏感。对 放疗敏感的细胞被清除，引起癌细胞群中细胞 周期再分布，使不敏感细胞转化为较敏感细胞。
(三) 细胞周期的变化
细胞受到亚致死剂量照射后,主要表现为有丝分裂 延迟, 损伤轻重取决于照射时细胞所处的周期阶段. 不同阶段的辐射敏感性不同.处于M期的细胞受照射 很敏感,可引起细胞即刻死亡或染色体畸变.G1期早 期对辐射不敏感,后期则较敏感,周期较长的细胞在 G1期受照射可能发生G1抑制,延迟进入S期.S前期也较 敏感,受照可使DNA合成速度变慢,细胞延迟进入G2 期.G2期是对辐射极敏感的阶段,处于此期即使较低 剂量也会由于所需特异蛋白质和RNA合成障碍引起长 时间分裂延迟,也称“G2阻断”。