第11章3 放射治疗中的时间、剂量和分次 ok

1、2022-5-251第第11章章 放射治疗中的时间、放射治疗中的时间、剂量和分次剂量和分次生物医学工程学院生物医学工程学院第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252作业作业nP212n例例1，例，例2第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-253教学要求教学要求教学目标教学目标n了解：标准分次照射及其在实践中的变迁，分次和时间了解：标准分次照射及其在实践中的变迁，分次和时间效应的历史发展，分次照射不同效应的实验资料和放射效应的历史发展，分次照射不同效应的实验资料和放射生物学解说，总治疗时间的效应，再照射

2、。生物学解说，总治疗时间的效应，再照射。n掌握：线性二次模式在临床放射治疗中的应用。掌握：线性二次模式在临床放射治疗中的应用。n应用：线性二次模式结合临床放疗应用：线性二次模式结合临床放疗本章重点本章重点n1.各种组织各种组织/值的测定方法。值的测定方法。n2. LQ公式的临床应用。公式的临床应用。 第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-254第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次n11.1 标准分次照射及其在实践中的变迁标准分次照射及其在实践中的变迁n11.2 分次和时间效应的历史发展分次和时间效应的历史发展 n1

3、1.3 分次照射不同效应的实验资料和放射生物学解说分次照射不同效应的实验资料和放射生物学解说 n11.4 总治疗时间的效应总治疗时间的效应 n11.5 多分次照射多分次照射 n11.6 线性二次模式在临床放射治疗中的应用线性二次模式在临床放射治疗中的应用n11.7 剂量率效应及有关治疗方法剂量率效应及有关治疗方法 n11.8 再照射再照射 第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-255肿瘤放疗的原理肿瘤放疗的原理1. 放疗是利用射线发生装置，照射肿瘤组织，在被生物物质吸收时，放疗是利用射线发生装置，照射肿瘤组织，在被生物物质吸收时，靶的原子被电离或激

4、发，从而启动一系列反应导致生物改变靶的原子被电离或激发，从而启动一系列反应导致生物改变（直接作用直接作用）。另外，射线在细胞内可和另一原子或分子相互）。另外，射线在细胞内可和另一原子或分子相互作用产生自由基，可扩散一定距离，达到一个关键的靶并造成作用产生自由基，可扩散一定距离，达到一个关键的靶并造成损伤（损伤（间接作用间接作用）。照射所致细胞损伤、死亡的敏感部位是在）。照射所致细胞损伤、死亡的敏感部位是在核内，核内，染色体染色体DNA是细胞杀灭的主要靶；是细胞杀灭的主要靶；2. 肿瘤组织和正常组织对射线的不同反应；肿瘤组织和正常组织对射线的不同反应；3. 射线装置可利用机械包括计算机等控制方向

5、、角度、照射时间、射线装置可利用机械包括计算机等控制方向、角度、照射时间、形状大小等，产生不同的物理、生物效应。形状大小等，产生不同的物理、生物效应。第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-25611.1 标准分次照射及其在实践中的标准分次照射及其在实践中的变迁变迁n分次放疗：体外照射通常采用每天分次放疗：体外照射通常采用每天1次每周次每周5次于几周次于几周内完成全疗程。内完成全疗程。n分次数：照射的次数分次数：照射的次数N。n分次量：每分次的剂量分次量：每分次的剂量d。n总剂量：总剂量：Dn总疗程时间：第一次和最后一次之间的时间总疗程时间：第一次和

6、最后一次之间的时间t。n生物效应依赖于剂量分布和时间以及分次的关系。生物效应依赖于剂量分布和时间以及分次的关系。n当分次数和总疗程时间增加时，生物效应减低。当分次数和总疗程时间增加时，生物效应减低。n等效剂量：达到特定效应的剂量等效剂量：达到特定效应的剂量第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-25711.1 标准分次照射及其在实践中的标准分次照射及其在实践中的变迁变迁n生物效应依赖于剂量分布和时间以及分次的关系。生物效应依赖于剂量分布和时间以及分次的关系。n不同组织对相同剂量的照射反应也不一样。不同组织对相同剂量的照射反应也不一样。n对一个组织生物

7、效应的修饰：对一个组织生物效应的修饰：当两个组织受同样的照当两个组织受同样的照射时，分次情况和总疗程时间的不同可能导致不同的射时，分次情况和总疗程时间的不同可能导致不同的效应。效应。n需要考虑的因素：组织、分次、总疗程。需要考虑的因素：组织、分次、总疗程。n选择不同的分次和总疗程时间有肯恩减少照射对正常选择不同的分次和总疗程时间有肯恩减少照射对正常组织影响的后果组织影响的后果第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-25811.1 标准分次照射及其在实践中的标准分次照射及其在实践中的变迁变迁n本世纪初：单次照射本世纪初：单次照射 或或 很少几次照射。很

8、少几次照射。q目的：在设备允许的情况下，尽可能在短时间内给目的：在设备允许的情况下，尽可能在短时间内给一个正常组织可以耐受的剂量。一个正常组织可以耐受的剂量。q效果：除了中等大小的皮肤癌外，治疗效果都很差。效果：除了中等大小的皮肤癌外，治疗效果都很差。n后来：临床经验提示：在后来：临床经验提示：在4-6周内做周内做20-30次治次治疗可以大大增加对肿瘤的效应而不超过正常组疗可以大大增加对肿瘤的效应而不超过正常组织的耐受织的耐受第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-25911.1 标准分次照射及其在实践中的标准分次照射及其在实践中的变迁变迁n分次照射

9、原因：把剂量分成许多分次，使在每分次照射原因：把剂量分成许多分次，使在每个分次照射时组织受到的损伤有可能得到部分个分次照射时组织受到的损伤有可能得到部分修复，从而对那些能积累和有效地修复损伤的修复，从而对那些能积累和有效地修复损伤的细胞给予相应的保护。细胞给予相应的保护。n总治疗时间的延长让存活细胞能繁殖，并且对总治疗时间的延长让存活细胞能繁殖，并且对增殖快的组织有力。增殖快的组织有力。n分次和延长时间还能有利于乏氧细胞的再氧合分次和延长时间还能有利于乏氧细胞的再氧合和导致处于细胞周期的细胞分布的改变。和导致处于细胞周期的细胞分布的改变。第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时

10、间、剂量和分次2022-5-251011.1 标准分次照射及其在实践中的标准分次照射及其在实践中的变迁变迁n放射治疗标准程序：放射治疗标准程序：n通常是每周通常是每周5次每次次每次2Gyn具体根据临床经验决定，考虑因素有：具体根据临床经验决定，考虑因素有：q病理形态病理形态q部位部位q靶体积的范围靶体积的范围n特别情况？特别情况？第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-251111.1 标准分次照射及其在实践中的标准分次照射及其在实践中的变迁变迁n特别情况：必须考虑分次和总疗程时间的效应特别情况：必须考虑分次和总疗程时间的效应n1.不同治疗中心的治疗

11、方案可能不同不同治疗中心的治疗方案可能不同q需要比较两种有不同照射参数而他们的相对生物效需要比较两种有不同照射参数而他们的相对生物效应又不是很明显的方案。应又不是很明显的方案。n2.可能有各种原因而希望修饰标准治疗方案可能有各种原因而希望修饰标准治疗方案q有必要改变原定的总剂量，以便能够考虑目前的修有必要改变原定的总剂量，以便能够考虑目前的修饰问题。饰问题。n3.为了希望能更有效地杀伤肿瘤，用不同的分为了希望能更有效地杀伤肿瘤，用不同的分次剂量或总疗程时间以改进治疗结果。次剂量或总疗程时间以改进治疗结果。第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-251

12、211.2 分次和时间效应的历史发展分次和时间效应的历史发展n11.2.1 等效剂量和治疗方案的关系等效剂量和治疗方案的关系nStandqvist 1944n前体：每周前体：每周5次次n考虑因子：分次数考虑因子：分次数N和总时间和总时间tn图图11.1（a）n结论：结论：q1治疗时间延长，总剂量增加治疗时间延长，总剂量增加q2无论治疗时间延长多少，无论治疗时间延长多少，q引起湿性脱皮的剂量引起湿性脱皮的剂量治愈肿瘤的剂量治愈肿瘤的剂量耐受剂量耐受剂量nDkt0.33n 皮肤耐受等效曲线斜率0.2295%n 治愈鳞癌等效曲线斜率第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分

13、次2022-5-251411.2 分次和时间效应的历史发展分次和时间效应的历史发展n11.2.3分次和总治疗时间参数的分离分次和总治疗时间参数的分离nElis 1967 提出：提出：Elis公式公式n考虑因子：分次数考虑因子：分次数N和总时间和总时间t的作用分开的作用分开n假说：假说：q1. 对于肿瘤，其时间因子可忽略（治疗期间不增殖）对于肿瘤，其时间因子可忽略（治疗期间不增殖）q2. 对于皮肤和粘膜的对于皮肤和粘膜的N和上皮癌的和上皮癌的N相同相同n结论：结论：q1. 以上假设跟实际情况不同以上假设跟实际情况不同q2. Elis公式计算结果与临床结果有所不同公式计算结果与临床结果有所不同0.

14、24 0.11NSDDNt第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-251511.3 分次照射不同效应的实验资料分次照射不同效应的实验资料和放射生物学解说和放射生物学解说n图图11.2q每分次的剂量每分次的剂量d减少时，等效剂量增加减少时，等效剂量增加q当当d小到存活曲线与它的初始切线无法分辨时，等下剂小到存活曲线与它的初始切线无法分辨时，等下剂量达到最大值量达到最大值n线性二次模式中，一次剂量线性二次模式中，一次剂量D后存活率后存活率2()DDSe存活曲线初始斜率曲线的弯曲度第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次202

15、2-5-251611.3 分次照射不同效应的实验资料分次照射不同效应的实验资料和放射生物学解说和放射生物学解说n每分次的剂量每分次的剂量d减小时，等效剂量增加减小时，等效剂量增加n等效剂量增加依赖于等效剂量增加依赖于n即当比值较小时，即当存活曲线弯曲度较明显时，即当比值较小时，即当存活曲线弯曲度较明显时，等效剂量就较大。等效剂量就较大。2()DDSe存活曲线初始斜率曲线的弯曲度/ 第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-251711.3 分次照射不同效应的实验资料分次照射不同效应的实验资料和放射生物学解说和放射生物学解说n一个分次剂量一个分次剂量d后

16、存活率后存活率snN次分次后最终存活率次分次后最终存活率2()ddse2lnsddNSs2lnln()()SNsNddNdd Nd总剂量第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-251811.3 分次照射不同效应的实验资料分次照射不同效应的实验资料和放射生物学解说和放射生物学解说nN次分次后最终存活率次分次后最终存活率S，每次剂量，每次剂量dnN次分次后最终存活率次分次后最终存活率S，每次剂量，每次剂量dn等效剂量比值等效剂量比值n等效剂量依赖于等效剂量依赖于 / ln()SNddln()SN dd DNdDN d dN dNdd第第11章章 放射治疗

17、中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-251911.3 分次照射不同效应的实验资料分次照射不同效应的实验资料和放射生物学解说和放射生物学解说n等效剂量依赖于等效剂量依赖于 / n比值越大，等效剂量下降越快，照射效果越好比值越大，等效剂量下降越快，照射效果越好q 小，存活曲线弯曲不明显小，存活曲线弯曲不明显n比值越小，等效剂量下降越慢，照射效果越差比值越小，等效剂量下降越慢，照射效果越差q 大，存活曲线弯曲明显大，存活曲线弯曲明显dN dNdd第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252011.4 总治疗时间的效应总治疗时间的

18、效应 n当一个分次照射的总治疗时间延长时，放射效当一个分次照射的总治疗时间延长时，放射效应将会降低应将会降低q原因：分次照射之间细胞再群体化原因：分次照射之间细胞再群体化n照射次数不变，则照射次数不变，则d需要增加需要增加n等效剂量增加等效剂量增加n不同组织内细胞分裂活动各异，可能出现不同不同组织内细胞分裂活动各异，可能出现不同的效应的效应第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252111.4 总治疗时间的效应总治疗时间的效应 n图图11.7 等效剂量的变化和治疗时间的关系等效剂量的变化和治疗时间的关系n两分次间的时间加大，达到特定存活分数需要两分

19、次间的时间加大，达到特定存活分数需要的总剂量的变化的总剂量的变化 影响因素：影响因素：q1 细胞内亚致死和潜在致死损伤的修复细胞内亚致死和潜在致死损伤的修复q2 同步化同步化q3 细胞增殖（主要因素）细胞增殖（主要因素）第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252211.4 总治疗时间的效应总治疗时间的效应 n治疗过程中出现的变化：治疗过程中出现的变化：q1 总治疗的微小改变总治疗的微小改变q2 一个未想到的治疗中断一个未想到的治疗中断q3 分程治疗计划分程治疗计划n后果：导致治疗时间的增加，有效剂量增加后果：导致治疗时间的增加，有效剂量增加n处理

20、方式：每次增加一点分次剂量处理方式：每次增加一点分次剂量q细胞动力很快的小肠的早期反应，每天增加细胞动力很快的小肠的早期反应，每天增加0.5Gyq细胞更新慢出现晚期效应的组织，总时间影响降低，细胞更新慢出现晚期效应的组织，总时间影响降低，每天增加每天增加0.1Gy第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252311.5 多分次照射多分次照射n1. 超分次治疗超分次治疗：在同样的总治疗时间内用更多的分次：在同样的总治疗时间内用更多的分次数。数。qN增加增加，d减少，减少，t不变，照射更频繁不变，照射更频繁n加速分次加速分次：分次数和分次剂量保持不动，总

21、治疗时间：分次数和分次剂量保持不动，总治疗时间缩短。缩短。qN不变，不变，d不变，不变，t减小减小，照射更频繁，照射更频繁n副作用：太频繁，正常组织的亚致死和潜在致死损伤副作用：太频繁，正常组织的亚致死和潜在致死损伤不能完全修复不能完全修复n总结：为了保证正常组织的修复，最好两分次的间隔总结：为了保证正常组织的修复，最好两分次的间隔是：是：6-7h；nOr 每天的分次数每天的分次数2-3分次。分次。第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252411.5 多分次照射多分次照射n2. 加速超分次治疗加速超分次治疗n方法：方法： N增加，增加，d减少，减

22、少，t减少减少，照射更频繁，照射更频繁n目的：使照射在尽可能短的时间内给完以限制目的：使照射在尽可能短的时间内给完以限制肿瘤在群体化这一不利的因素。肿瘤在群体化这一不利的因素。n额外考虑因素：正常组织尤其是皮肤和粘膜的额外考虑因素：正常组织尤其是皮肤和粘膜的在群体化。在群体化。n方案：放射治疗每天方案：放射治疗每天3次，连续次，连续12天，中间不天，中间不休息。休息。n注意：照射过于频繁，可能伴随严重的副作用注意：照射过于频繁，可能伴随严重的副作用第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252511.6 线性二次模式在临床放射治疗线性二次模式在临床放

23、射治疗中的应用中的应用n11.6.1 各种组织各种组织 / 值的测定方法值的测定方法n11.6.2 LQ公式的临床应用公式的临床应用第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252611.6.1 各种组织各种组织 / 值的测定方法值的测定方法n1 直接法直接法q将原始实验数据输入计算机，采用最大似然方法，进行将原始实验数据输入计算机，采用最大似然方法，进行统计学处理。统计学处理。n2 间接法间接法q假设假设1 ：剂量效应可用：剂量效应可用LQ方程表达方程表达q假设假设2：分次放疗方案的每分次两产生同样的生物效应：分次放疗方案的每分次两产生同样的生物效应

24、n3 等效公式法等效公式法2()DDSe第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252711.6.1 各种组织各种组织 / 值的测定方法值的测定方法nd为分次剂量，为分次剂量，D为总剂量，为总剂量，N为分次，为分次，E为生物效应为生物效应221112/D dDdDD 111DNd222DNd2()DDSedN dNdd111222dN dN dd第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252811.6.1 各种组织各种组织 / 值的测定方法值的测定方法2()DDSe22111222()()ENddNdd111(1)EN dd11(1)/dED 第第11章章 放射治疗中的时间、剂量和分次放射治疗中的时间、剂量和分次2022-5-252911.6.2 LQ公式的临床应用公式的临床应用n1.LQ公式设计最佳分次照射方案的一般原则公式设计最佳分次照射方案的一般原则n（1）为使正常组织的晚期损伤相对低于对肿）为使正常组织的晚期损伤相对低于对肿瘤的杀灭，每分次量瘤的杀灭，每分次量1.8-2.0Gyn（2）每天照射的分次总剂量）每天照射的分次总剂量6hn（4）在不引起严重急性反应