LA物理师备考培训讲义14-基础放射生物学

1、第十四章基础放射生物学放射生物学:是一门关注电离辐射对牛物组织及牛命有机体作用的分支科学，涉及两个范畴：放射物理学、放 射生物学体细胞的分类：干细胞，能自我更新并产生分化细胞群（如造血系统、表皮和小肠被覆黏膜的干细胞）。转化细胞，这些细胞动态地进入另一细胞群（如网织细胞分化成红细胞）。成熟细胞，是完全分化了的失去有丝分裂活力的细胞。线性能量传递：let, the linear energy transfer。在介质屮带电粒子的let是de/dl的商=在此de是特定能量的带电粒子在dl的传递距离屮所给予介质的局部平均能量，低let辐射与高let辐射：x射线和丫射线是低let辐射（稀疏电离辐射），

2、而屮子、质子和带电重粒子是高let辐射（致密电离辐射低和高let的分界值在10 kev/ u m左右=细胞分裂周期：细胞死亡> 不增殖细胞死亡：所拥有的特性功能的丧失> 干细胞以及具有有丝分裂能力细胞：再繁殖完整性丢失辐射的生物效应：物理作用化学作用生物作用辐射对细胞的直接作用：直接作月是指担貳直接与细胞的关謹靶相互作用=高let粒子与生物物质相互作用的主耍过程辐射对细胞的间接作用：直接作月是指握射与细胞内的其他分子或原子（主要是水，细胞成分的8灵为水） 相互作用.产生自由基.在细胞里自中基通过扩散扌员伤细胞内的关谨靶=在锂射与水 的相互作用中产生寿命极短的活化自由基,sr h2o

3、*（水的离子态）,和oh （氢氧自 由基），自由基可顺序引起细胞内关罡靶的损伤u低let羅射稀陵电离鑒射），如x射线或电子线约2/3的生物损伤是由直接作 用所致°辐射损伤的类型：放射的早期反应：放射的晚期反应：纤维化，寿命缩短，遗传损伤堀射对哺乳动物细胞的扌员伤可分为三类：致死损伤，不可逆，不能修复并导致细胞的死亡.亚致死扌员伤，在数小时内可以修复（若再次亚致死扌员伤最终会导致致死扌员伤人潜在致死扌员伤，细胞被允许怎持在非分裂状态时.扌员伤可受修复影响= 逋兀效应是一类发生概率随剂量的曲高而升高，但受影疋令体的严重性不取决于剂全（如癌的诱发、轻射致癌作巨以及遗传效应）的效应=不存在真

4、正的遇机效应阈值剂盘.厌为这些效应是左单个细呢产生的n它所假设的是，關便在吸小剂 量水半也总是存在一些小的发生概率。注定效应（组织反应）是指.事件亡对细胞群的扌员伤引起=丙此存在阈值剂呈= 通常在超过阈值剂呈以后受彩丙个体反应的严重性逼烈呈的京高而加重（如券官 机能袒碍、纤维化、角膜浑浊、仃管变化、精子数呈减少儿急性效应：炎症,水肿，表皮和造血剥脱以及出血晚期效应：纤维化,萎缩，溃疡，小肠狭窄或梗塞细胞存活曲线：細胞存活世线苗述细胞存活分数（盟保持再驚殖完整性j克逢源细胞1的受 照射细胞的比例）与吸收逊量之jil的关系：细胞存活是放射剂绘的函数.作图时 细胞存活分数巨对数坐标.剂量用线性坐标表

5、示°线性二次型：s(d) = eczds（d）是扭绘d的细准存活分数：是描述细胞存活曲线初斜率的常数：p是细胞杀灭半方项的一个更小的常数二比置是指线它和平方项细胞杀灭相等时的剂呈100f(b)0481216radiation dose £y)10010 20 dose (gy)1.0(epos 3 uqpek ousmuns羽14.3.早反应竝织（唱我.1和晚反应组织（圧线b）衽细垃存活曲线的示意呢剂量效应曲线线性：线性平方: s形ndose (inear scald)早反应组织（皮肤.黏膜和小肠上皮）和晚反应组织（脊誇）肿瘤控制概率（tcp）与正常组织并发症概率（ntcp

6、）对给定肿瘤的治疗而肓.放射齐.呈实施技术最处化的送择是tcp最大而tcp最 小。典型的优化放射治疗.tcpo.5, mcpo. 05ca=qeqod5 o050100150dose （gy）治疗比：在特定的正常组织反应水平（通常为0.05） tcp和ntcpz比。氧增强比（oer）：在乏氧和有氧条件下,产生相等生物效应所需的照射量z比。 细胞氧合越好电离辐射的生物效应越大(xlet (kev仏 mj图146用oer和let作图。垂直的虚线两侧分别是低let范围«10 kev/ u m ）和 高 let 范围（10 kev/um）.相对生物效应（rbe）rbe二产生给定效应所需标准短

7、射的剂呈'产生相闫效应所需的被测试徑射剂盘放射治疗屮使巨的烈量率:标准放疗和高剂量率近距离治疔(i1dr)为igy/inin： tbi 为 0.lgy/min：低剂量率近距离治疗(ldr)为0. olgy/ndn.五个主要生物学因素：5个主要生物学闵素，称为放疔的5rs是分次治疔的珪论基础一放射敏感性。哨乳动物细胞具有不同放射皈感性.一 修复哺乳动物细胞可以修复某些放射按伤=这是一个复杂的过程包括各种修复酶和途径的亚致死按伤的修复=一再群体化。当受到分次放射剂量时细胞发生再群体化n一再分布=缗殖细胞群通过细临周期时相的再分布増加分次治疗相对于单次治疔的 细胞杀灭，一再甑合=分次治疗期间发生乏？细咆的再氧合.使其对后续治疗削呈更敏敦 常规分割：常规分割祓解释为：剂呈分成多次，通过分次剂呈间亚致死扌员伤的修复以及 细临的再群体化保护正常组纭=前者晚反应组织明显后者早反应组纭明显.同 改变治疗增益比的治疗方案：(1) 超分割使用每天大于1次的分割，每分次采月更小的剂5