肿瘤组织放射生物学(刘秀芳)
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肿瘤组织放射生物学
中山大学肿瘤防治中心放疗科
1
2004-4
整理ppt
放射线的生物效应
直接作用 间接作用
2
2004-4
整理ppt
肿瘤内细胞的分类：
分裂增殖期细胞 静止期细胞: G0期细胞
临床上肿瘤复发的根源 无增殖能力的衰老细胞 可视为死亡细胞 破碎细胞
3
2004-4
整理ppt
人体肿瘤的生长速度及影响因素
人体肿瘤的生长比例：30–80% 恶性淋巴瘤和胚胎癌的生长比例：90% 腺癌仅为6%左右。 早期，肿瘤体积较小，GF较大，对放射较敏感。 晚期，肿瘤体积增大，GF变小，肿瘤对放射治疗
常不敏感。
7
2004-4
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细胞丢失与TD
肿瘤生长是细胞分裂增殖与细胞丢失之间 平衡的结果。
许多人体肿瘤生长较缓慢，大部分是因为 有高的细胞丢失率。
8
2004-4
整理ppt
细胞丢失途径
营养不良，肿瘤血运差，由于氧和其它营养成分 供应不充足致使肿瘤坏死。
分裂死亡：由于分裂机制障碍，细胞分裂异常或 分裂后的子细胞不存活。
细胞分化不能再分裂，细胞最终衰老死亡。
转移：通过血液和淋巴系统，肿瘤细胞失落到其 它地方。
脱落排泄：如胃肠道肿瘤。 引起肿瘤细胞丢失的主要原因是坏死和分化。
倍增时间（doubling time, TD） 人体肿瘤TD ：4天～１年以上，中位数三个月
TD与肿瘤的组织类型有关 胚胎性肿瘤，27天；恶性淋巴瘤，29天；
中胚层肉瘤，41天；鳞状细胞癌，58天； 腺癌，82天。
4
2004-4
整理ppt
肿瘤体积倍增时间的决定因素
细胞周期 细胞生长比例 细胞丢失的速度
9
2004-4
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细胞丢失—影响肿瘤生长速度 的最重要的因素
正常组织中，细胞丢失率为100%
肿瘤组织中， 90%<细胞丢失率<1
肿瘤的倍增时间一般比细胞增殖周期长 30-90倍
10
2004-4
整理ppt
不同类型肿瘤组织的特点
组织类型 胚胎肿瘤
倍增时间 （天）
27
标记指数 30
生长比例 （%）
整理ppt
细胞丢失因子
Φ=1-Tpot/Td Tpot：潜在肿瘤倍增时间 Td：实际肿瘤倍增时间
细胞丢失因子代表细胞丢失率与新的细胞 产生率之间的比例。
肿瘤细胞丢失因子小于“1”。
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克隆源性细胞
肿瘤细胞群中具有无限分裂增殖能力的细胞 称为肿瘤干细胞，亦称为克隆源性细胞。
90
细胞丢失 （90%）
94
消灭肿瘤平均 剂量（Gy）
25-30Gy
淋巴瘤
29
29
90
94
35-40Gy
中胚层肉瘤
41
3.8
11
68
85Gy
鳞癌
58
8.3
25
90
60-70Gy
腺癌
83
2.1
6
11
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71
60-80Gy
整理ppt
肿瘤潜在倍增时间
（potential doubling time, Tpot）：
对于临床甚至显微镜都难以发现的、极少肿瘤细
胞集合的亚临床病灶，45~50Gy的照射剂量可使 90%以上的病灶获得控制。
肿瘤细胞数超过106/cm3，显微镜下可发现的微小
病灶，例如外科手术边缘残留的病灶，需要 60~65Gy才能控制肿瘤。
对于临床可见或可触及的肿瘤病灶，则需65Gy以
上的剂量。临床上，可以通过缩野技术提高肿瘤 中央区域的剂量。
细胞处于慢性乏氧状态，因此亚致死损伤的恢复
较慢，G2期延长。
18
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分次照射后正常细胞群和肿瘤细胞群的差异
照射后肿瘤有可能暂时地加速生长，但这 种生长速度比不上正常组织为填补损伤而 出现的增殖加速。
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TCP与剂量之间的关系
存活细胞的数量与初始细胞数及每分割剂量所杀 灭的细胞数量相关。
5
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Tc与TD
细胞周期时间（Tc）：细胞从一次分裂结 束到下一次分裂结束的时间间隔。
Steel（1977），人体肿瘤细胞周期时间 从15小时到大于100小时，平均为2.3天。
6
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生长比例与TD
生长比例（growth fraction, GF）： 肿瘤内处于增殖周期的细胞数与总细胞数的比例。
16
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射线对肿瘤细胞群的影响
潜在致死性损伤的修复对有大量静止细胞 的肿瘤更为重要。当肿瘤体积增加时，生 长比例下降，因而体积大的肿瘤比体积小 的肿瘤有较多的潜在致死性损伤的修复。
两次照射之间细胞的再增殖可以部分地抵 消照射的杀伤作用。
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分次照射后正常细胞群和肿瘤细胞群的差异
肿瘤细胞群内的生长比例较正常组织为大，处于
细胞周期活动的细胞多，所受的致死损伤比正常 组织多，受其他不同程度的损伤也较正常组织多。 比较不同组织类型的肿瘤，可以看到增殖细胞百 分比很高及细胞丢失率很高的肿瘤对放射最敏感， 也最易被放射治愈。
正常组织受照射后细胞增殖周期的恢复较肿瘤为
快。实验肿瘤受照射后，由于肿瘤组织内一部分
人克隆源性细胞比例为0.1%左右，但可能在 不同类型的肿瘤内比例不同。
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射线对肿瘤细胞群的影响
细胞周期不同时相中的细胞分布，照射后增 殖周期中细胞的再分布可以改变细胞群的放 射敏感性。
静止的细胞比处于增殖周期内的细胞抗拒。 静止细胞通常是处于血运不好，无氧和营养 很差的区域，这可能是导致放射抗拒的另一 个因素。
因肿瘤缩小得很快而降低原定的照射剂量 是错误的。
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在假定没有细胞丢失的情况下，细胞数增加 一倍所需要的时间，它决定于细胞周期时间 和生长比例。
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Tpot = λTs /LI LI =λTs/Tc Ts：DNA合成的时间 Tc：细胞周期的总时间 λ：生长的细胞群体中非矩形细胞时相分布 的校正系数，常处于0.7和1.0
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ຫໍສະໝຸດ Baidu2004-4
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治疗比
治疗比（Therapeutic ratio, TR） 正常组织耐受量与肿瘤致死量的比值。
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肿瘤放射反应性=肿瘤可治愈性
甲状腺髓样癌或软骨肉瘤，在治疗期间几 乎没有什么消退，但这些肿瘤有很高的治 愈率。而小细胞肺癌等对放射极其敏感的 肿瘤，其预后却相当差。
中山大学肿瘤防治中心放疗科
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放射线的生物效应
直接作用 间接作用
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肿瘤内细胞的分类：
分裂增殖期细胞 静止期细胞: G0期细胞
临床上肿瘤复发的根源 无增殖能力的衰老细胞 可视为死亡细胞 破碎细胞
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人体肿瘤的生长速度及影响因素
人体肿瘤的生长比例：30–80% 恶性淋巴瘤和胚胎癌的生长比例：90% 腺癌仅为6%左右。 早期，肿瘤体积较小，GF较大，对放射较敏感。 晚期，肿瘤体积增大，GF变小，肿瘤对放射治疗
常不敏感。
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细胞丢失与TD
肿瘤生长是细胞分裂增殖与细胞丢失之间 平衡的结果。
许多人体肿瘤生长较缓慢，大部分是因为 有高的细胞丢失率。
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细胞丢失途径
营养不良，肿瘤血运差，由于氧和其它营养成分 供应不充足致使肿瘤坏死。
分裂死亡：由于分裂机制障碍，细胞分裂异常或 分裂后的子细胞不存活。
细胞分化不能再分裂，细胞最终衰老死亡。
转移：通过血液和淋巴系统，肿瘤细胞失落到其 它地方。
脱落排泄：如胃肠道肿瘤。 引起肿瘤细胞丢失的主要原因是坏死和分化。
倍增时间（doubling time, TD） 人体肿瘤TD ：4天～１年以上，中位数三个月
TD与肿瘤的组织类型有关 胚胎性肿瘤，27天；恶性淋巴瘤，29天；
中胚层肉瘤，41天；鳞状细胞癌，58天； 腺癌，82天。
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肿瘤体积倍增时间的决定因素
细胞周期 细胞生长比例 细胞丢失的速度
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细胞丢失—影响肿瘤生长速度 的最重要的因素
正常组织中，细胞丢失率为100%
肿瘤组织中， 90%<细胞丢失率<1
肿瘤的倍增时间一般比细胞增殖周期长 30-90倍
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不同类型肿瘤组织的特点
组织类型 胚胎肿瘤
倍增时间 （天）
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标记指数 30
生长比例 （%）
整理ppt
细胞丢失因子
Φ=1-Tpot/Td Tpot：潜在肿瘤倍增时间 Td：实际肿瘤倍增时间
细胞丢失因子代表细胞丢失率与新的细胞 产生率之间的比例。
肿瘤细胞丢失因子小于“1”。
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克隆源性细胞
肿瘤细胞群中具有无限分裂增殖能力的细胞 称为肿瘤干细胞，亦称为克隆源性细胞。
90
细胞丢失 （90%）
94
消灭肿瘤平均 剂量（Gy）
25-30Gy
淋巴瘤
29
29
90
94
35-40Gy
中胚层肉瘤
41
3.8
11
68
85Gy
鳞癌
58
8.3
25
90
60-70Gy
腺癌
83
2.1
6
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71
60-80Gy
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肿瘤潜在倍增时间
（potential doubling time, Tpot）：
对于临床甚至显微镜都难以发现的、极少肿瘤细
胞集合的亚临床病灶，45~50Gy的照射剂量可使 90%以上的病灶获得控制。
肿瘤细胞数超过106/cm3，显微镜下可发现的微小
病灶，例如外科手术边缘残留的病灶，需要 60~65Gy才能控制肿瘤。
对于临床可见或可触及的肿瘤病灶，则需65Gy以
上的剂量。临床上，可以通过缩野技术提高肿瘤 中央区域的剂量。
细胞处于慢性乏氧状态，因此亚致死损伤的恢复
较慢，G2期延长。
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分次照射后正常细胞群和肿瘤细胞群的差异
照射后肿瘤有可能暂时地加速生长，但这 种生长速度比不上正常组织为填补损伤而 出现的增殖加速。
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TCP与剂量之间的关系
存活细胞的数量与初始细胞数及每分割剂量所杀 灭的细胞数量相关。
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Tc与TD
细胞周期时间（Tc）：细胞从一次分裂结 束到下一次分裂结束的时间间隔。
Steel（1977），人体肿瘤细胞周期时间 从15小时到大于100小时，平均为2.3天。
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生长比例与TD
生长比例（growth fraction, GF）： 肿瘤内处于增殖周期的细胞数与总细胞数的比例。
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射线对肿瘤细胞群的影响
潜在致死性损伤的修复对有大量静止细胞 的肿瘤更为重要。当肿瘤体积增加时，生 长比例下降，因而体积大的肿瘤比体积小 的肿瘤有较多的潜在致死性损伤的修复。
两次照射之间细胞的再增殖可以部分地抵 消照射的杀伤作用。
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分次照射后正常细胞群和肿瘤细胞群的差异
肿瘤细胞群内的生长比例较正常组织为大，处于
细胞周期活动的细胞多，所受的致死损伤比正常 组织多，受其他不同程度的损伤也较正常组织多。 比较不同组织类型的肿瘤，可以看到增殖细胞百 分比很高及细胞丢失率很高的肿瘤对放射最敏感， 也最易被放射治愈。
正常组织受照射后细胞增殖周期的恢复较肿瘤为
快。实验肿瘤受照射后，由于肿瘤组织内一部分
人克隆源性细胞比例为0.1%左右，但可能在 不同类型的肿瘤内比例不同。
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射线对肿瘤细胞群的影响
细胞周期不同时相中的细胞分布，照射后增 殖周期中细胞的再分布可以改变细胞群的放 射敏感性。
静止的细胞比处于增殖周期内的细胞抗拒。 静止细胞通常是处于血运不好，无氧和营养 很差的区域，这可能是导致放射抗拒的另一 个因素。
因肿瘤缩小得很快而降低原定的照射剂量 是错误的。
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在假定没有细胞丢失的情况下，细胞数增加 一倍所需要的时间，它决定于细胞周期时间 和生长比例。
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Tpot = λTs /LI LI =λTs/Tc Ts：DNA合成的时间 Tc：细胞周期的总时间 λ：生长的细胞群体中非矩形细胞时相分布 的校正系数，常处于0.7和1.0
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治疗比
治疗比（Therapeutic ratio, TR） 正常组织耐受量与肿瘤致死量的比值。
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肿瘤放射反应性=肿瘤可治愈性
甲状腺髓样癌或软骨肉瘤，在治疗期间几 乎没有什么消退，但这些肿瘤有很高的治 愈率。而小细胞肺癌等对放射极其敏感的 肿瘤，其预后却相当差。