放射物理和生物学基本知识

放射学(Radiology)肿瘤放射治疗学的内容放射肿瘤学或肿瘤放射治疗学临床肿瘤学放射物理学放射生物学临床放射生物学实验放射生物学放射治疗学一.放射性衰变基本知识重庆医科大学核医学教研室放射物理基本知识原子结构原子核中子质子电子+++第一节原子核结构原子的表示:X为元素符号Z为质子数N为中子数A为质量数原子核结构原子的核外电子和原子核不同的能量状态++++++++------++++–––––磁场磁场a射线b射线g射线铅罐Ra源放射性衰变的种类a射线：He核流。带正电荷。b射线：电子流。带负电荷。

短波长电磁波：X线、g射线(g光子)。+++++++++从母核中射出的4He原子核238U4He+234Th放射性母核二、基本衰变类型1.衰变

238U→234Th+4He+Q粒子得到大部分衰变能，粒子含2个质子，2个中子衰变：241Am237Np+4He射线的本质是由2个中子＋2个质子组成β-衰变

3215P→3216S+β-+Ue+1.71MeV正电子衰变

137N→136C+β++υ+1.190MeVβ射线本质是高速运动的电子流发生原因——母核中子过剩2.衰变+++++++++质子转变成中子，并且带走一个单位的正电荷中子转变成质子，并且带走一个单位的负电荷+中微子－反中微子三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能谱-衰变：3H3He+--衰变正电子衰变：11C11B+++++++++++－中微子光子3.衰变γ衰变往往是继发于α衰变或β衰变后发生，这些衰变后，原子核还处于较高能量状态，原子核以放出γ-ray释放出过剩能量99Mo→99mTc+β-→99Tc+γ

(T1/2:①66.02d;②6.02h)131I→131Xe+β-

+γ

(T1/2:8.04d)衰变：99mTc99Tc

137Cs137Ba*（激发态）母核-衰变衰变

137Ba+射线（661.7keV）子核（基态）（0.0）射线是什麽？射线就是高能量的光子：几百keV-MeV量级衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态跃迁，在这个过程中发射射线，原子核能态降低。射线是高能量的电磁辐射——

光子衰变特点：1、从原子核中发射出中性光子2、常常在或衰变后核子从激发态退激时发生α

衰变β-

衰变β+

衰变

衰变放射剂量单位一、辐射剂量单位剂量是指辐射与物质作用后，释放或吸收能量的量度。不同种类、能量的核辐射，对生物体造成的辐射损伤不同。一、辐射剂量单位1、当量剂量（equivalentdose）： 衡量射线生物效应（biologicaleffects）及危险度（hazard）的辐射剂量单位是希沃特（sievert，Sv），旧制单位是雷姆（rem），

1Sv=100rem。2、吸收剂量（absorbeddose）表示单位质量的受照物质吸收射线的平均能量的辐射剂量，单位是戈瑞(gray,Gy)，表示焦耳·（千克）-1，简写为j.·(kg)-1。处方剂量用辐射剂量单位——照射量3.照射量是表示射线空间分布的辐射剂量，即在离放射源一定距离的物体受照射线的多少。单位是库仑·（公斤）-1，简写为C·（kg）-1，即以在单位质量受照物质中射线能量全部转换成的同一符号电量的值来表示。照射量除了与放射源的活性大小有关，还与被照物体与放射源的相对位置有关。离放射源越远，受照的照射量越小。照射量c/kg放射性活度（activity,A)定义：单位时间内发生衰变的原子核数1Bq=1次×S-11Ci=3.7×1010Bq1Ci=1000mCiA=dN/dt。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。原子。。。αβγn

物质：气体液体固体包括人体等第三节射线与物质的相互作用

（1）电离辐射的发生：

a.带电粒子直接使物质激发、电离••••••••••••••激发•(自由电子，可致间接电离)•电离致电离辐射防护提示：铅遮挡Interactionsofchargedparticleswithmatter(α,β)Ionization电离Excitation激发Scattering散射Bremsstrahlung轫制辐射Interactionsofγ-raywithmatterPhotoelectriceffect光电效应Comptonscattering康普顿散射Pairproduction电子对生成1.带电粒子与物质相互作用三种作用效应

光电效应康普顿效应电子对效应

产生次级电子电离效应次级电子使物质原子电离γ射线第1步初级作用第2步次级作用2.γ射线与物质相互作用：

光电效应、康普顿效应、电子对生成光电效应

高速运动电子

作用机制光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子，光子本身消失了。

γ+AA*+e-

（光电子）

原子

A+X射线原子受激原子电子对生成能量≥1.02MeV的γ射线与原子核作用可能产生一对正-负电子。

M＋γ→M+e++e-→

γ1+γ2

1.02MeVmeme0.511MeV0.511MeV基本条件：γ射线能量Eγ1.02MeV为什麽？能量转化成质量M=E/C2正电子湮灭正电子与负电子相遇发生湮灭，产生两个0.511MeV的γ光子。

e++e-→

γ+γme++me-=0.511+0.511MeV

质量转化为能量转化效率(100%）

γ

γ电子对的生成和与物质的相互作用射线与物质相互作用主要方式为：电离激发各种射线穿透力比较（三）不同种类电磁波的波长放射性同位素可根据需要制成放射源，在任何时间、任何环境下一直放射出射线放射生物学对放射治疗的影响1.阐明肿瘤和正常组织辐射损伤的机制、过程2.有助于放疗的新的治疗方法的建立3.为前瞻性临床试验提供备选治疗方案放射治疗的两大基本原则最大程度地杀灭肿瘤最大程度地保护正常组织第一节电离辐射生物效应的基本过程电离辐射是指能引起被作用物质电离的放射线分类：电磁辐射：X射线和γ射线，均为光子粒子辐射：质子、中子电离辐射的一个重要特点

是能够在被作用物质的局部释放能量，引起被作用物质的电离和激发，而电离和激发又是电离辐射原初作用的重要环节。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。(二)激发作用定义：当电离辐射与组织分子相互作用，其能量不足以将分子的轨道电子击出时，可使电子跃迁到较高级的轨道上，使分子处于激发状态，这一过程称为激发作用。

(三)水的电离和激发生物体是由各种物质的分子所组成，除生物大分子和无机分子外，水占生物体重的70％左右。电离辐射作用于机体生物大分子的同时，也作用于机体的水分子。电离辐射作用于水分子而产生的活性产物又可进一步影响生物大分子水分子受电离辐射作用时，发生电离和激发作用。使水分子产生羟自由基(·OH)和氢自由基（H·）。水的电离HOH→HOH++e-HOH+→H++OH.OH.+OH.=H2O2自由基

freeradical

在其外层轨道上有一个未配对的电子，高度活跃三、自由基与放射损伤细胞生物学基本概念在所有生物体中，能独立存在的最小单位是细胞。细胞的结构：细胞核和胞浆。胞浆与放射生物效应的关系较小，细胞核是产生辐射效应的主要部位。细胞核的主要成分是DNADNA是辐射引起细胞死亡及损伤的主要靶区2．自由基对DNA的损伤作用：自由基对DNA作用后果主要有三类：即单双链断裂、无嘌呤无嘧啶位点(AP位点)和产生环胞和嘧啶衍生物。氧效应与氧增强比氧效应：放射线和物质作用在有氧和无氧状态下存在差异的现象，R.+O2=RO2

无氧状态产生一定生物效应的剂量氧增强比＝

(OER)有氧状态产生相同生物效应当剂量相对生物效应相对生物效应(RBE)：达到相同生物效应时，标准射线与某种射线剂量的比值，（250KVX线或60Co

线）

产生一定生物效应标准射线的剂量RBE＝产生一定生物效应某种射线的剂量各种电离辐射的相对生物效应

辐射种类相对生物效应（RBE）X射线、γ射线1电子线1热中子（小于0.5KeV）3中能中子（0.5-10KeV）5-8快中子（10-15KeV）10α粒子10重反冲核20直接作用和间接作用直接作用：直接作用于关键靶产生效应

RHRH+R+H+

高LET射线的主要作用模式间接作用：间接作用与关键靶－自由基

RH+OHR+H2ORH+HR+H2

低LET射线的主要作用模式

第二节

放射线对生物体的作用一、放射线对生物体的作用方式(一)三阶段作用过程：任何生物体经照射后均产生一系列的变化过程，这些变化的时间过程有很大差异，以时间过程分可分为三个时相：物理过程化学过程生物阶段

高速运转的电子以10-18S的速度通过DNA分子及以10-14S的速度穿过哺乳动物细胞，因而产生了一系列的电离和激发的过程。

DNAe-10-18S细胞10-14Se-物理过程：

即包括带电粒子和组成组织的原子之间的相互作用过程。

电离、激发其次是化学过程即受到损伤的原子和分子细胞中其他的结构起快速的化学反应形成自由基，并参予一系列的反应最后导致电子负荷平衡的重建，自由基反应一般在照射后千分之一秒内完成。最后是生物阶段大量的占多数的损伤如DNA内的损伤都可以成功的修复仅有较少的损伤不能修复，这些未能修复的损伤最后导致细胞死亡。电离辐射生物效应的时标:

(Thetime-scaleofeffectsinradiationbiology)

物理过程（10-15秒内结束）。化学过程（DNA残基的存在时间10-3

到10-5）秒）。生物学过程（细胞死亡需数天到数月，辐射致癌作用需数年，可遗传的损伤需经数代才能观察到

(二)放射线的生物效应直接作用间接作用直接作用Directaction直接作用—

射线被生物物质吸收时,直接和细胞关键的靶起作用，靶原子被电离或激发启动一系列生物事件导致生物改变。破坏肌体的核酸、蛋白质和酶等具有生命功能的物质。本质：射线直接造成生物大分子损伤效应高LET射线，如中子或α粒子间接作用Indirectaction电离辐射作用于一个原子和分子的同时又直接作用于水，使水分子产生一系列原发辐射分解产物，然后通过这些辐射分解产物再作用于生物大分子，引起后者的物理和化学变化本质：通过水电离。间接作用Indirectaction水的电离常见，细胞80%是水每个DNA分子，含1.2X107

个水分子

deltaraysIonizationevent(formationofwaterradicals)Lightdamage-reparableClustereddamage-irreparableRadiationDamagetotheDNAWaterradicalsattacktheDNAThemeandiffusiondistanceofOHradicalsbeforetheyreactisonly2-3nmOH•e-Primaryparticletrack四.

分次放射治疗的生物学基础放射治疗从一开始就基本上是分次治疗的模式分次放射治疗方式常规分割方式(1.8-2Gy/次,5次/周)1920年,Coutard创立非常规分割方式影响分次放射治疗的生物学因素4“R”放射损伤的修复(repairofradiationdamage)周期内细胞的再分布(redistributionwithinthecellcycle)氧效应及乏氧细胞的再氧合(oxygeneffectandreoxygenation)再群体化(repopulation)。辐射致细胞损伤的分类致死性损伤（lethaldamage,LD）亚致死性损伤（sublethaldamage,SLD）潜在致死性损伤（potentiallethaldamage,PLD）(二)亚致死性损伤的修复1959年Elkind发现，当细胞受照射产生亚致死损伤而保持修复能力时，细胞在3小时内完成这种修复。定义：指将某一既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。1．亚致死损伤的修复受许多因素影响多数情况下可用T1/2为1.5小时来估算，如果两次照射间隔为6小时，正常组织经过4个T1/2后已经修复了93.75%的亚致死损伤所以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，以利于亚致死损伤的完全修复意义：分次剂量对晚反应组织有保护作用因为在肿瘤放疗中，晚反应组织损伤是限制肿瘤剂量提高的主要因素之一：晚反应组织的亚致死损伤修复能力>早反应组织。在一定范围内，减少分割剂量可提高晚反应组织的耐受量，而对早反应组织和肿瘤组织的杀灭效应没有明显影响。所以大分次剂量对晚反应组织更为有害。持续的较低的分次剂量可使晚反应正常组织比早反应正常组织及肿瘤受较少损伤。

亚致死损伤的修复和分割剂量Lee等报道621例鼻咽癌每次照射4.2Gy，2次/周，总剂量50.4Gy，10年颞叶坏死发生率18%另一组320例，2.5Gy,4次/周,总剂量60Gy,10年颞叶坏死发生率仅5%。2．潜在致死损伤的修复：指照射后改变细胞的环境条件，因潜在致死损伤的修复或表达而影响既定剂量照射后细胞存活比例的现象。此种修复对临床放疗很重要。某些放射耐受的肿瘤可能与它们的潜在致死损伤修复能力有关：即放射敏感的肿瘤潜在致死损伤修复不充分，而放射耐受肿瘤具有较充分的潜在致死损伤修复机制。二、周期内细胞的再分布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。细胞增殖周期M、G2期最敏感S期的细胞(特别是晚S期)抵抗处于S期的细胞(特别是晚S期)是耐受的处于G2和M期的细胞是最放射敏感的，可能是G2期细胞在分裂前没有充足的时间修复放射损伤。再分布现象

一般认为，分次放疗中存在着处于相对放射抗拒时相的细胞放射敏感时相移动的再分布现象，这有助于提高放射线对肿瘤细胞杀伤现象如果不能进行有效的细胞周期内时相的再分布，则也可能成为放射抗拒的机制之—细胞周期时相的再分布效应因早期反应的肿瘤和正常组织都具有这一“自身增敏”效应，而晚反应组织不具备这一特征。

意义：

细胞周期再分布提高疗晚反应正常组织与肿瘤的治疗差异。三、氧效应及乏氧细胞的再氧合（oxygeneffectandreoxygenation）(一)氧的重要性：早期的研究发现，细胞对电离辐射的效应强烈地依赖于氧的存在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(二)肿瘤乏氧：实体瘤的生长需要不断地诱导血供，这个过程称之为血管生成。如不能满足肿瘤生长中的需要，因此造成营养不良和供氧不足区域，乏氧细胞便存在这些区域，但这些乏氧细胞仍是有活力的。VascularsupplyandtumorgrowthBloodOxygenatedHypoxicNecrosisVesselCellsCellsApoptosisoxygenLabellingindex35%20%10%0%ANOVELTOE

HYPOXICTUMORRESISTANCE

Cu-ATSM-GUIDEDIMRT临床实验已间接地证明人实体肿瘤有乏氧细胞存在，并能影响放射效应。(三)乏氧细胞的再氧合:那些处于即将坏死边缘部位的细胞但仍有一定活力的细胞称为乏氧细胞直径<1mm的肿瘤是充分氧合的,

超过这个大小会出现乏氧.BloodOxygenatedHypoxicNecrosisVesselCellsCellsApoptosis如果用大剂量单次照射肿瘤，肿瘤内大多数放射敏感的氧合好的细胞将被杀死，剩下的那些活细胞是乏氧的。因此，照射后即刻的乏氧分数将会接近100％，然后逐渐下降并接近初始值，这种现象称为再氧合。Putten和Kallman证实：分次治疗时，肿瘤内乏氧细胞比例过24hrs就可恢复到照射前水平。意义：“乏氧细胞的显像”研究及“生物适形”研究是目前研究的热点分次照射有利于乏氧细胞的再氧合，可采用分次放疗的方法使其不断氧合并逐步杀灭。四、再群体化(repopulation)放射损伤之后，组织的干细胞及子代细胞在机体调节机制作用下，增殖、分化、恢复组织原来形态的过程称做再群体化（细胞的再增殖）。对肿瘤照射或使用细胞毒性药物后，可启动肿瘤存活的克隆源细胞，使之比照射或用药以前分裂得更快，这称之为加速再群体化。受照射组织的再群体化反应的启动时间在不同组织之间有所不同。人肿瘤干细胞的再群体化在开始治疗后的28天左右开始加速，放射治疗期间存活的克隆源性细胞的再群体化是造成早反应组织、晚反应组织及肿瘤之间效应差别的重要因素之—。头颈部肿瘤在疗程后期(4周左右)出现加速再群体化，这时根据情况对治疗方案进行时间—剂量的必要调整是可行的。后程加速超分割肿瘤再群体化有重要临床意义不要延长治疗时间1.如急性反应重，治疗期间必须有一个间断，应尽量短；2.不考虑单纯分段放疗；3.由于非医疗原因的治疗中断，有时需采取措施“赶上”；4.增殖周期短的肿瘤可采用加速分割。分次照射4R原理概括分割剂量给晚反应组织更好的修复亚致死损伤的时间。分次照射期间细胞周期时相再分布对快速增殖组织有增敏作用。分次照射期间乏氧细胞再氧合是迅速的，起到肿瘤组织自身增敏作用（早反应组织）。放疗中肿瘤的加速再群体化能力，使得放疗的时间不做不必要的延长。五、临床放射治疗中非常规分割治疗研究

分割放疗基本原则放疗所需总剂量应在尽可能短的总疗程时间内给予，每次使用最小的实用剂量。非常规分割放射治疗临床上主要有三种类型①超分割放疗（hyperfractionatedradiationtherapy,HRT）②加速超分割放疗（hyperfractionatedacceleratedradiationtherapy,HART）③低分割放疗（hypofractionatedradiationtherapy）(一)超分割放射治疗：定义：目的是进一步分开早反应组织和晚反应组织的效应差别。在与常规分割方案相同的总治疗时间内，在保持相同总剂量的情况下每天照射2次。超分割放疗基本原理是使用小于常规的分割剂量，提高后期反应组织的耐受剂量，在不增加后期反应组织损伤的基础上提高总剂量，使肿瘤受到更高生物效应剂量的照射。根据这一原理，只有肿瘤的α/β值大于周边危及器官后期反应组织的α/β值时，才适合超分割放疗。多数人类肿瘤增殖较快，α/β值较大超分割放疗益处还包括1.增加细胞周期再分布机会和2.增加乏氧肿瘤细胞的再氧合加速超分割放疗基本原理是在分次间隔时间足够长的前提下，总疗程时间与后期放射损伤的关系不大，急性反应由于每周剂量增加而明显加重，因而成为这种分割方式的剂量限制性因素。缩短总疗程以克服放疗中肿瘤细胞加速再增殖，同时降低分割剂量以保护后期反应组织。加速超分割放疗连续加速超分割放疗：是目前疗程最短，周剂量最高的分割方案。试图在肿瘤加速再增殖尚未开始或程度较轻时结束治疗，同时降低总剂量以减轻急性反应。

同期小野加量加速超分割放疗：在大野（包括原发灶和淋巴引流区）照射的某一时期加用小野（仅包括临床肿瘤灶），疗程缩短限于临床肿瘤，通过减少加速放疗中正常组织的受照体积来减轻急性反应。分段加速超分割放疗：总疗程短于常规放疗，疗程中插入休息时间以减轻急性反应。后程加速超分割放疗：有资料显示肿瘤加速再增殖主要发生在后半疗程。因此，疗程前半段采用常规分割，后程缩野加速超分割照射，同时前半段常规放疗刺激正常早期反应组织加速增殖，有利于后程耐受加速放疗。

逐步递量加速超分割放疗：分割剂量逐步递增，周剂量逐渐增加。符合疗程中肿瘤加速再增殖逐步加重的趋势，同时有利于正常早期反应组织耐受较高剂量的照射。加速超分割放疗低分割放疗

定义指增加每次分割剂量，减少分割次数，缩短总疗程。在这种分割方式下，与常规分割达到同样急性反应的总剂量，将会加重后期放射损伤。由于大多数肿瘤属于增殖旺盛组织，α/β较高，对射线的反应类似于早期反应组织，这种分割方式会降低治疗比。第十节

正常组织的放射损伤

放射治疗的基本目标尽量消灭肿瘤尽量避免或减少对正常组织的损伤

肿瘤的精确放疗-创新与完美

StandardManagementModel靶区剂量升级和治疗增益

TCP/NTCP&TherapeuticRatio

DoseProbabilityP&A-RTSensitizerTCPNTCPTR一、正常组织结构划分正常组织结构划分细胞层次---有三种不同分化层次的细胞1、干细胞2、分化或功能细胞3、正在成熟的细胞干细胞定义可以分裂很多次，并形成有一定分化特征的、可辨认的干细胞和即将分化的细胞正常情况下大部分干细胞都处于Go期,但刺激以后可很快进入细胞周期。正常组织结构组分及反应模式细胞的放射敏感性取决于细胞的类型和每型细胞的分化程度。在所有细胞中:干细胞最为敏感，正在成熟的细胞放射敏感性较低，不再分裂的充分分化了的细胞放射抗拒正常组织的放射效应有二种类型：1.早期或急性反应组织2.晚反应组织根据：

1、α/β值

2、照射后出现反应早晚早期或急性反应组织照射后出现反应早

α/β值为10左右上皮、粘膜、骨髓、精原细胞等组织放疗过程中,其存活干细胞再增殖是损伤补偿的主要形式晚反应组织

照射后出现反应晚

α/β值<3脊髓、肾、肺、肝、皮肤、骨、纤维脉管等重要的保护机制:损伤修复、细胞周期的再分布

二、早期和晚期放射反应的发生机制

(一)早反应组织、晚反应组织与分次剂量：晚反应组织比早反应组织对分次剂量的变化更敏感加大分次量，晚反应组织损伤加重当分次剂量大于2Gy时，晚期并发症明显增加

（二）早反应组织、晚反应组织与总治疗时间缩短总治疗时间会增加对肿瘤的杀灭，但一般不会加重晚反应组织的损伤，相反，早反应组织损伤加重。肿瘤类似于早反应组织，因此，在不致引起严重急性反应的情况下，为保证肿瘤得到控制应尽量缩短总治疗时间。功能亚单位层次---有二种不同类型功能性亚单位(Subfunctionunits,SFU)

1.并联排列2.串联排列

生物-物理效应及分类

Bio-physicsEffect&Classification

2.并联器官：

(ParallelStringSubunits)

1.串联器官：

(SerialStringSubunits)

mn

1.串联排列:器官的功能单位呈“串行”相连接，其中一个单位的损伤会导致其它功能单位的功能障碍一个亚单位的破坏可导致整个结构功能的失去，如脊髓、脑干、视神经等，这类器官的损伤程度与全结构中最大剂量相关2.并联排列：m器官的功能单位以“并行”形式相连接，某一功能单位的损伤不会引起周围功能单位的功能障碍如肝脏、肺脏，腮腺，颞叶等等。该类器官的损伤程度与全器官中受损的功能单位数量多少有关，即与某个平均剂量水平的受照射体积大小有关四、不同正常组织的体积耐受剂量一般来说，临床放射治疗中所能耐受的总剂量取决于照射野的体积。耐受剂量被定义为：产生临床可接受的综合征的剂量。（一）常规标准治疗条件下TD5/5为最小耐受量，指在标准治疗条件下，治疗后5年内小于或等于5%的病例发生严重并发症的剂量。TD50/5为最大耐受剂量，指在标准治疗条件下，治疗后5年，50%的病例发生严重并发症的剂量。耐受剂量的正确认识只能代表一种几率非标准条件的照射方式的影响再程放疗的影响精确设计和精确治疗年龄的影响全身性疾病的影响其他治疗手段的影响（化疗、生物修饰剂甚至手术）表2各类正常组织放射耐受量（cGy）

器官损伤1%-5%25%-30%照射面积或长度

(TD5/5)(TD50/5)皮肤溃疡,严重纤维化55007000100cm2口腔粘膜溃疡,粘膜发炎6000750050cm2食管食管炎,溃疡,狭窄6000750075cm2胃溃疡,穿孔,出血45005500100cm2小肠溃疡,穿孔,出血50006500100cm2结肠溃疡,狭窄45006500100cm2直肠溃疡,狭窄60008000100cm2唾液腺口腔干燥5000700050cm2肝脏急性,慢性肝炎25004000全肝15002000全肝条状照射表2（续）各类正常组织放射耐受量（cGy）器官损伤1%-5%25%-30%照射面积或长度

(TD5/5)(TD50/5)

肝功能衰竭、腹水35004500全肝肾脏急、慢性肾炎20002500全肾15002000全肾条状照射膀胱挛缩60008000整个膀胱输尿管狭窄7500100005~10cm睾丸永久不育100400整个睾丸(5cGy/d散射)卵巢永久不育200~300625~1200整个卵巢子宫坏死,穿孔>10000>20000整个子宫阴道溃疡,瘘管9000>10000全部乳腺儿童不发育10001500全乳表2（续）各类正常组织放射耐受量（cGy）器官损伤1%-5%25%-30%照射面积或长度

(TD5/5)(TD50/5)成人萎缩,坏死>5000>10000全乳肺急,慢性肺炎30003500100cm215002500全肺毛细血管扩张,硬化5000~60007000~10000心脏心包炎,全心炎4500550060%骨及软骨儿童

生长受阻,侏儒10003000整块骨或10cm2成人坏死,骨折,硬化600010000整块骨或10cm2脑梗死,坏死60007000全脑梗死,坏死7000800025%脊髓梗死,坏死45000550010cm表2（续）各类正常组织放射耐受量（cGy）器官损伤1%-5%25%-30%照射面积或长度

(TD5/5)(TD50/5)眼全眼炎,出血550010000全眼视网膜

全眼角膜角膜炎5000>6000整个角膜晶体白内障5001200整个或部分晶体耳（中耳）严重中耳炎60007000整个中耳前庭梅尼埃综合征60007000整个前庭甲状腺功能低下450015000整个甲状腺肾上腺功能低下>6000

整个肾上腺垂体功能低下450020000~30000整个垂体肌肉儿童萎缩2000~30004000~5000整块肌肉成人纤维化60008000整块肌肉表2（续）各类正常组织放射耐受量（cGy）器官损伤1%-5%25%-30%照射面积或长度

(TD5/5)(TD50/5)骨髓再生不良200450全身骨髓30004000局部骨髓淋巴结及淋巴管萎缩硬化5000>7000整个淋巴结胎儿死亡200400整个胎儿外周神经神经炎60001000010cm2大动脉硬化>8000>1000010cm2大静脉硬化>8000>1000010cm2(二)局部照射的正常组织耐受量(供参考)1．照射1000—2000cGy：卵巢、睾丸的生殖功能丧失，发育中的乳腺，生长中的骨和软骨有严重损伤，骨髓功能明显抑制。胎儿受1000cGy照射将死亡。2．照射2000～4500cGy：整个消化系统，大部分或全胃、小肠、结肠基本不发生严重的并发症。大于2000cGy生长中的骨与软骨完全停止生长，局部骨髓照射后不能再生，晶体浑浊并发生进行性白内障。双肾、全肺照射2500cGy以上即有一定比例发生放射性肾炎、放射性肺炎。全肝照射4000cGy以上，发生一定比例的放射性肝炎。全心照射4000cGy以上会有心肌受损的可能，甲状腺、垂体在一定情况下也受到影响，产生功能低下。生长中的肌肉可以萎缩。淋巴结可萎缩。

3．照射5000~7000cGy：皮肤、口腔粘膜、食管、直肠、唾液腺、胰腺、膀胱有1％~5％发生严重并发症。成熟的骨和软骨、中枢神经系统、脊髓、眼、耳和肾上腺等器官，如照射较高剂量(7500cGy)将有20％～50％发生严重损伤。4．照射7500cGy以上不发生严重并发症的有输卵管、子宫、成人乳腺、成人肌肉、血液、胆管、关节软骨及周围神经。肺尖可以耐受6000～9000cGy的剂量。有的肺尖癌在照射9000cGy后根治。右下叶鳞癌 照射野 放疗后4个月ParkKF.etalRadiographics20:83-98,2000ParkKF.etalRadiographics20:83-98,2000毛玻璃样变 斑片状实变第十一节

改变放射效应的措施增加对肿瘤细胞的杀伤(增敏剂)保护正常组织不受或少受射线影响(防护剂)，从而可以增加放射剂量达到杀伤更多肿瘤细胞的目的。一、改变放射效应的方法靶区剂量升级和治疗增益

TCP/NTCP&TherapeuticRatio

DoseProbabilityP&A-RTSensitizerTCPNTCPTR

1、剂量修饰因子(DMF)，作为增敏剂或防护剂，其定义为评价一个化学修饰剂的效应，主要有如下两个定量参数：放射防护剂通称为防护系数(PF)，或剂量减少系数(DRF)；用放射增敏剂可称为增敏比(SER)。单纯照射时产生某一特定生物效应所需的照射剂量和照射合并修饰剂后产生相同生物效应所需照射剂量之比。2、治疗增益因子(TGF)：主要反映某一药物对肿瘤组织和正常组织两者间的不同效应。

SERtum

DRFnor

TGF=或

SERnorDRFtum

SER称为增敏比，DRF称为剂量减系数；“tum”代表肿瘤，“nor”代表正常组织。只有TGF>I时，才能把该药用于临床。二、增加肿瘤放射敏感性的措施

(一)克服乏氧细胞放射抗拒性的措施增加氧在肿瘤内的释放或传递：①高压氧的应用；②常压高氧的吸入结合药物；③高低氧的吸入；④利用能携带氧的化学物质将氧带入肿瘤。(二)放射增敏剂1.乏氧细胞增敏剂最有代表性的是硝基咪唑类高电子亲和力的药物系列。①Misonidazole(MISO)；②Etanidazole(SR-2508)；③KU-2285；④甘氨双唑钠(癌敏，CM)；⑤Nimorazole(NIMO)；⑥沙纳唑(Sanazol，原名AK-2123)。

2．生物还原性药物有：①2-硝基咪唑、丝裂霉素C、tirapazamine(SR-4233，TPZ)；②双重功能的生物还原激活的化合物；③能激活药物的生物还原性触发物；④以DNA为靶的药物；⑤DNA结合制剂的生物还原激活性；⑥抗肿瘤苯醌药物的新的同工异质体。

3．其他放射增敏剂：①卤化吡啶、5-碘脱氧尿嘧啶，5-溴脱氧尿嘧啶o②源自中草药制剂：马兰子素、泰素、枸杞多糖、鸦胆子、莪术油、912(从蚯蚓中提取物)、猴头菇、毛冬青；③DNA双链断裂修复抑制剂：渥曼青霉素。

①纠正贫血；②修饰HbO2亲和力；③改善微循环。三、改善全身性措施：四、放、化疗、热疗的合并应用五、从物理学角度加强对肿瘤的放疗效(一)超分割放疗和加速放疗179

(二)高LET射线在放疗中的应用：

LET(1inearenergytransfer)称为线性能量传递，是用于描述在粒子轨迹上电离的密度，是指单位长度上的能量转换。在放射治疗工作中，习惯用LET来区分放射源，一般分为高、低LET射线。低LET射线包括X线、r线、电子线等，如r线的LET值为0.3kev/μm。

高LET射线包括中子、质子、a粒子、碳离子等高LET射线物理学特点是具有Bragg峰，峰以外及皮肤入射处剂量很小，峰的位置及体积可以调节，可以获得三维适形照射的剂量分布，且横向散射小。六、靶向放射治疗靶向放射治疗是利用肿瘤细胞和正常组织间的生物学差异选择性地用相应的放射性核素原子，使肿瘤比正常组织受到较高的放射剂量，七、基因治疗基因治疗共同特点是需要有一定的方法将基因导人肿瘤细胞。在实践中，这些方法正处于起步阶段。

技术无边

创新无限第四节辐射剂量及单位1、照射量(exposure，X)

照射量是以直接度量X射线或γ射线对空气电离能力来表示射线空间分布的物理量。即表示照射到某一定质量物质上的射线有多少。其含义是：X射线或γ射线