放射生物学4.正常组织和器官的放射效应
正常组织的放射生物学(放射治疗学基础)
正常组织的临床放射生物学中山大学肿瘤医院放疗科韩非前言放射肿瘤学的内容放射肿瘤学临床肿瘤学放射物理学放疗技术学放射生物学实验放射生物学临床放射生物学实验生物学与临床生物学的关系§争论: 增殖能力与生存能力§我国研究现状§我科研究现状放射肿瘤学的发展特点§放射治疗技术的改进，放射物理学的迅猛发展，肿瘤诊断水平提高，治疗效果“越来越好”–肿瘤（尤其头颈部癌）的局控率明显增加–生存时间延长–生活质量在治疗效果的评价方面日益重要放射生物学的意义§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§正常组织的放射生物学效应对放疗方案的设计、实施和修改影响巨大复发是最严重的并发症?§Eagle§Pigeon目的§掌握和熟悉正常组织在放射治疗中和放射治疗后的生物学效应，是临床医师更好运用各种放射治疗方案所必须考虑的重点之一§如何使正常组织和重要器官在接受放射治疗时能够避免或尽量减少照射剂量是当今放射肿瘤学的一个重要内容正常组织的增殖动力学各组成细胞群的动力学为基础§人体正常组织受一种自动稳定控制系统的控制，正常情况下细胞群的增殖相当于细胞群的丢失§当组织处于稳定状态时，新生和死亡的细胞数相等§但当某一细胞群失去平衡时这种自动控制作用将使细胞加快增殖，以迅速补充缺损不同组织的细胞群按增殖和生长活动可分为四大类§快更新组织（fast renew tissue）–具有未分化的干细胞（undifferentiated stem cell，USC），包括造血细胞、小肠上皮、表皮、输精上皮和淋巴生成细胞等§慢更新组织（slow renew tissue）–更新时间很长，包括肝、肾、呼吸道、内分泌器官和结缔组织等§非更新组织–偶有分裂，在成年人这种分裂不足以自我更新，包括骨、脂肪和平滑肌等§无更新组织–细胞完全没有分裂，组织无法更新，包括神经细胞、睾丸的足细胞和心肌细胞等放射损伤的决定因素§损伤的表现取决于细胞内干细胞的耗尽程度§损伤发展的过程、程度及严重性取决于–干细胞中前体细胞的分化速度和方式–干细胞增殖速度放射损伤的组织效应模式§结构等级制模式(hierarchical model)–至少存在两个层次的细胞：干细胞层次和成熟细胞层次–与照射剂量无关–大多数上皮性早反应组织经历的模式§灵活模式（flexible model)–无明确细胞分化层次和严格细胞等级制度–与照射剂量相关§混合模式早反应组织和晚反应组织§临床上将正常组织分为两大类：早反应组织（early response tissue）和晚反应组织（late response tissue）§分类基础–增殖动力学–靶细胞存活公式对α/β比值的推算§两者在放射损伤的表现方面有明显的区别早反应组织§快更新组织–主要表现为放射急性反应–照射损伤出现时间较早–主要通过同源干细胞增殖、分化来补充§大多数正常组织与肿瘤组织都属于早反应组织晚反应组织§慢更新组织§主要表现为放射晚期反应–一般都有纤维细胞和其他结缔组织过度增生–广泛纤维化–血管内皮细胞的损伤造成血供减少–器官功能的缓慢丧失§损伤后不是干细胞增殖分化的结果，而是由附近的功能细胞进入分裂周期，通过细胞复制来代偿加速再增殖理论§经射线照射后可引起细胞群的再增殖§在一定的剂量作用下可能存在加速再增殖§加速再增殖在其他治疗方式（例如外科、化疗、加温治疗等）所致的损伤时很少出现或根本没有§不同组织加速再增殖的开始时间存在较大的差异3“A”学说（Dorr）§治疗一段时间后，组织细胞在接受一定损伤刺激，正常组织和肿瘤内部会出现三种情况–干细胞加速分裂（Accelerated stem cell division）–不对称丢失（Asymmetry loss）–流产分裂（Abortive division）§它们相互影响，使组织发生比治疗前要快几倍的再增殖临床上加速再增殖的表现有§分段放疗的疗效比连续放疗的疗效差§肺肿瘤治疗后短期内复发，复发时间远远小于肿瘤倍增时间§头颈肿瘤的放疗时间延长，肿瘤复发比例增加§头颈肿瘤放疗前与放疗中的肿瘤细胞倍增时间由最初的60天左右缩短至4天左右§正常组织加速再增殖理论上应该存在且与肿瘤组织类似§常规分割，单纯放疗的鼻咽癌患者，在放疗DT40Gy以后，口腔粘膜反应程度会有所减轻正常组织放射敏感性放射敏感性定义§放射敏感性是指一切照射条件完全严格一致时，机体器官或组织对辐射反应的强弱或速度快慢不同；若反应强、速度快，其敏感性就越高，反之则低§细胞放射生物学角度来看，放射敏感性定义为造成一次击中所需的辐射量（剂量）越小，放射敏感性越高§B－T 定律为四大类（1）§高度敏感组织–剂量范围为1000～2000cGy–包括生殖腺——卵巢、睾丸，发育中的乳腺，生长中的骨和软骨，骨髓等§中度敏感组织–剂量范围为2000～4500cGy–胃，小肠，结肠，肾，肺，肝，甲状腺，垂体，生长中的肌肉，淋巴结等为四大类（2）§低度敏感组织–剂量范围5000～7000cGy–皮肤，口腔粘膜，食管，直肠，唾液腺，胰腺，膀胱，成熟的骨和软骨，中枢神经系统，脊髓，眼，耳，肾上腺等§不敏感组织–剂量范围7500cGy以上–输尿管，子宫，成人乳腺，成人肌肉，血液，胆道，关节软骨和周围神经，肺尖可耐受6000～9000cGy的剂量，常规剂量放疗对这些组织基本不发生严重并发症组织放射敏感性的放射生物学因素§再增殖和加速再增殖§氧效应（再氧化）§再修复§细胞周期再群体化放射线对正常组织的影响放射线生物损伤的机理§放射线作用于组织，组织内细胞群会发生一系列物理、化学和生物反应§射线作用于生物体，产生了大量的快速运动电子，许多电子能够使吸收介质的其他原子电离，破坏机体内不可缺少的化学键，造成一系列后果，最终表现为生物损伤生物损伤的表现§生物损伤–微观上表现为细胞死亡，细胞内结构和细胞连接组成的改变–宏观上表现为组织功能暂时或永久的丧失§不同类型细胞其死亡的定义也有不同–已分化不再增殖的细胞，如神经细胞、肌肉细胞、分泌细胞指功能的丧失–增殖性细胞，指丧失持续增殖的能力，即失去完整的增殖能力基于放射损伤的器官分类（1）§Ⅰ类器官§包括骨髓、肝、胃、小肠、脑、脊髓、心脏、肺、肾和胎儿等§多为人体的重要器官，如果受到照射的话，在一定剂量下可能会产生严重的放射损伤，甚至影响患者的生命§临床计划设计时应尽量避免不照射或少照射基于放射损伤的器官分类（2）Ⅱ类器官§包括皮肤、口腔、咽部、食管、直肠、唾液腺、膀胱、子宫、睾丸、卵巢、生长期软骨、儿童骨、成人软骨、成人骨、眼（视网膜、角膜、晶体）、内分泌腺（甲状腺、肾上腺、垂体）、周围神经、耳（中耳、内耳）等§可以耐受一定的放射剂量，产生中度的放射损伤，损伤后可能导致一定的功能障碍，但基本对生命无严重影响§临床计划设计可在肿瘤剂量充足的条件下考虑减少此类器官的照射量基于放射损伤的器官分类（3）§Ⅲ类器官§包括肌肉、淋巴结和淋巴管、大动静脉、关节软骨、子宫、阴道、乳腺等§组织的耐受量大多高于肿瘤的致死量，照射后一般不产生或产生轻度的放射损伤§临床计划设计时常优先考虑肿瘤的致死量，而不着重考虑此类器官的耐受和损伤问题正常组织器官的耐受量§定义：产生临床可接受的综合症的剂量§最小耐受量（TD5/5）–是指在标准治疗条件下，照射后5年内放射合并症发生率不超过5％（实际工作中指发生率为1％～5％）所对应的放射剂量§最大耐受量（TD50/5）–是指标准治疗条件下，照射后5年内放射合并症发生率不超过50％（实际工作中指发生率为25％～30％）所对应的放射剂量标准治疗条件§超高压治疗（1～6MeV）§1000cGy/周，每天1次，治疗5次，休息2天§整个治疗根据总剂量在2～8周内完成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）§医生记录及评价标准的影响正常组织的放射耐受量（cGy ）全部或部分晶体1 200500白内障晶体全角膜>6 0005 000角膜炎角膜全眼10 0005 500全眼炎，出血眼全垂体20 000～30 0004 500功能低下垂体10cm 5 5004 500梗死，坏死脊髓全脑干6 5005 000梗死，坏死脑干25％8 0007 000梗死，坏死全脑7 0006 000梗死，坏死脑100cm 27 0005 500溃疡，严重纤维化皮肤设野面积或长度TD50/5TD5/5损伤组织器官正常组织的放射耐受量（cGy ）全肺2 5001 500100cm 23 5003 000急、慢性肺炎肺100cm 28 0006 000溃疡，狭窄直肠100cm 26 5004 500溃疡，狭窄结肠100cm 26 5005 000溃疡，穿孔，出血小肠100cm 25 5004 500溃疡，穿孔，出血胃75cm 27 5006 000食管炎，溃疡，狭窄食管喉全甲状腺15 0004 500功能低下甲状腺50cm 27 0005 000口腔干燥唾液腺50cm 27 5006 000溃疡，粘膜炎症口腔粘膜全前庭7 0006 000梅尼埃病耳（前庭）全中耳7 0006 000严重中耳炎耳（中耳）设野面积或长度TD50/5TD5/5损伤组织器官正常组织的放射耐受量（cGy ）全肾上腺－>6 000功能低下肾上腺全肾条状照射2 0001 500全肾2 5002 000急、慢性肾炎肾脏全肝4 5003 500肝功能衰竭，腹水全肝条状照射2 0001 500全肝4 0002 500急、慢性肝炎肝脏全乳>10 000>5 000萎缩，坏死乳腺（成人）全乳1 5001 000不发育乳腺（儿童）60％5 5004 500心包炎，全心炎心脏设野面积或长度TD50/5TD5/5损伤组织器官正常组织的放射耐受量（cGy ）全身骨髓450200再生不良骨髓关节整块骨或10cm 210 0006 000坏死，骨折硬化骨、软骨（成人）整块骨或10cm 23 0001 000生长受阻，侏儒骨、软骨（儿童）全胎儿400200死亡胎儿全阴道>10 0009 000溃疡，瘘管阴道全子宫>20 000>10 000坏死，穿孔子宫全卵巢625～1200200～300永久不育卵巢(5cGy/天,散射)全睾丸400100永久不育睾丸尿道5～10cm 10 0007 500狭窄输尿管全膀胱8 0006 000挛缩膀胱设野面积或长度TD50/5TD5/5损伤组织器官正常组织的放射耐受量（cGy ）10cm 210 0006 000神经炎周围神经整块肌肉8 0006 000纤维化肌肉（成人）整块肌肉4 000～5 0002 000～3000萎缩肌肉（儿童）整个淋巴结>7 0005 000萎缩，硬化淋巴结（管）10cm 2>10 000>8 000硬化大静脉10cm 2>10 000>8 000硬化大动脉7 000～10 0005 000～6000扩张，硬化毛细血管设野面积或长度TD50/5TD5/5损伤组织器官剂量体积与放射耐受量串联器官与并联器官§正常器官组织的耐受量–剂量和体积–正常组织放射并发症的发生概率（NTCP）依赖于组织的放射性类型§各器官损伤实质是射线破坏了器官的“功能元单位”，根据“功能元单位”的性质，可以将全身器官分成以下四种类型⑴串联器官§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§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⑵并联器官§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。
3第二章临床放射生物学
细胞死亡： 1.增殖性死亡：几个细胞周期以后才死 即失去无限增殖能力
亡，
2.间期性死亡(凋亡)：几个小时内就死亡，细 胞对放射敏感性较高，比如淋巴细胞 细胞凋亡:是基因控制的细胞自主有序的死亡， 是主动争取的一种死亡过程。就像树叶或花自然 凋落一样。
辐射所致细胞死亡
几百戈瑞的大剂量照射之后，所有细胞机能都中止，最终发生细 胞溶解，这种情况被认为是细胞即刻死亡或间期死亡； 用较低的几个戈瑞照射正在分裂或还能进行分裂的细胞（如骨髓 细胞系、皮肤或小肠隐窝），此时部分细胞丧失其分裂或增殖能力。 另一方面，存活细胞或能够生存发育的细胞是指保持细胞增殖能力， 并能够因此而形成集落或克隆的细胞，这些细胞称为克隆源性细胞。 在体内，肿瘤和正常组织只有一小部分细胞属于克隆源性细胞，受照 后期数量迅速减少。 上述细胞死亡定义对放射治疗具有特殊意义，因为肿瘤细胞即使全都 依然存在，但失去了无限增殖能力，并因此而失去了局部浸润或远地 转移的能力，这样也就达到局部控制的目的。 同样，对于正常组织，大多数急性和慢性放射效应都发生在丧失生存 发育能力的情况下。
三.细胞存活曲线
受照射的细胞保留完整的增殖能力，能无限分裂 产生大量子代细胞形成一个集落或克隆的干细胞 称为细胞存活
细胞存活曲线：用来定量描述辐射吸收剂量与存 活细胞数量的相关性的一种方法。
指数性存活曲线：
细胞存活率与照射剂量成指数性反比关系，即在细 胞放射敏感性不变时，剂量越大，细胞死亡越多； 而敏感度越低，细胞存活率越高； 以同一剂量照射放射敏感与放射抗拒的细胞，其存 活率不同。根据指数性反比关系，即使照射剂量达 到极大时（临床一般不可能用这么高的剂量），也 会有少数细胞存活。p40图 用密集电离辐射如中子、a粒子为放射源，可有这 种放射效应。
放射生物学课件-第四节胚胎和胎儿的辐射效应
电离辐射对人类妊娠的影响的数据主要来源与日本原子弹爆炸幸存者 的资料，虽然对于幸存者的辐射剂量的定量很困难，但是这些资料还 是具有重要的意义。首先，没有观察到妊娠15天内照射所致的出生缺 陷，这与动物实验在植入前期受照具有的全或无的致死效应相一致， 也就是植入前期受照存活的胚胎不会发生损伤效应。胚胎期在距离爆 心1500米照射，可导致儿童期身体矮小、体重降低，头部明显减小， 与对照组相比，平均身高要矮2.25厘米，体重轻3Kg，头径小1.1厘米 ，其中小头症可延续到成年。在受照时间上，在0-15周受照，可观察 到小头畸形。在8-15周受照，可观察到智力迟钝。在0-7周受照，虽然 可以引起小头畸形，但是不发生智力迟钝。
动物实验与人类资料的比较
这张图显示了动物实验与人类资料的比较，妊娠早期受照 可能产生胚胎死亡，但不发生畸形，动物实验显示在器官 发生期受照，主要产生畸形，在人类中主要发现是小头畸 形，其发生在妊娠的15周以内，在妊娠的8-15周受照，智 力迟钝发生率高，在16-25周受照智力迟钝发生率降低。
电离辐射对胚胎和胎儿的效应是同受照时间密切相关的， 不同时间受照发生不同的效应。好，本次课就上到这里， 谢谢！
胎儿期
➢ 造血系统、致死效应需要的剂量比妊娠
早期高很多。
第三是胎儿期，这时主要的器官脏器已经形成，在胎儿期继续 生长发育，小鼠大约从妊娠13天开始，相当于人的第6周之后 ，胎儿期放射敏感性相对较低，这时的电离辐射损伤效应包括 造血系统损伤、肝肾损伤，但是所有的效应发生需要的剂量相 对较高，胎儿期引起致死效应需要的剂量比妊娠早期高很多。
胚胎和胎儿的辐射效应
SOOCHOW UNIVERSITY
本次课我们学习一下电离辐射对胚胎和胎儿的作用，也就 是电离辐射作用于胚胎发育过程所产生的有害影响，称为 电离辐射的的发育毒性效应。 由于大鼠和小鼠繁殖的妊娠期比较短，便于进行发育毒性 效应的实验研究，所以我们目前关于电离辐射的的发育毒 性效应的数据大多来自于大鼠和小鼠实验。 下面我们按照胚胎在子宫的发育的3个阶段来介绍：
《放射治疗物理学》讲义教案放射治疗物理学目录.doc
放射治疗物理学目录第一章放射治疗物理基础第一节原子和原子核性质一、一些基本概念二、原子核的大小和质量三、原子核结合能四、原子核的自旋与磁矩五、原子核和核外电子的能级第二节射线与物质的相互作用一、基木粒子的种类和物理特性二、核的稳定性和衰变类型三、放射性度量和放射性核素衰减规律四、常见类型射线与物质的相互作用及定量表达第二章临床放射生物学概论第一节电离辐射对生物体的作用一、辐射生物效应的时间标尺二、电离辐射的直接作用和间接作用第二节电离辐射的细胞效应一、辐射诱导的DNA损伤及修复二、细胞死亡的概念三、细胞存活曲线四、细胞周期时相与放射敏感性五、氧效应及乏氧细胞的再氧合六、再群体化笫三节电离辐射对肿瘤组织的作用一、肿瘤的增殖动力学二、在体实验肿瘤的放射生物学研究中得到的一些结论第四节正常组织及器官的放射效应一、正常组织的结构组分二、早期和晚期放射反应的发生机制三、正常组织的体积效应第五节肿瘤放射治疗的基本原则一、照射范围应包括肿瘤二、要达到基本消灭肿瘤的目的三、保护邻近正常组织和器官四、保护全身情况及精神状态良好第六节提高肿瘤放射敏感性的措施一、放射源的选择二、利用时间-剂量-分割关系三、使肿瘤细胞再分布四、利用氧效应第七节肿瘤放射治疗中生物剂量等效换算的数学模型一、“生物剂量”的概念二、放射治疗屮生物剂量等效换算的数学模型三、外推反应剂量（ERD）概念第三章常用放射治疗设备第一节X线治疗机一、X线的发生二、X线机的一般结构三、X线质的改进四、X射线治疗机的改进第二节医用加速器一、概述二、医用电子直线加速器的加速原理三、医用电子直线加速器的结构四、质子放疗系统第三节远距离^Co治疗机一、叫20源的产生与衰变二、远距离治疗机的一般结构三、60Co治疗机种类四、60Co治疗机的半影种类五、垂直照射相邻照射野的设计六、60c°v射线的优缺点七、6°C0源更换八、Y刀第四节远距离控制的近距离治疗机一、H DR后装治疗设备的组成二、现代后装机具有的优点第五节理想放射源条件一、理想的剂量分布二、能杀灭乏氧细胞三、能杀灭非增殖期细胞（Go期）第六节模拟定位设备一、模拟定位机二、C T模拟定位机三、磁共振模拟机四、P ET-CT模拟机第七节体位固定装置一、一般的头颈部支持系统二、乳腺体位辅助托架三、热塑面网（罩）和体罩四、真空成形固定袋（真空袋）第八节放射治疗局域网络一、局域网络的配置二、放射治疗科网络的信息交换三、L ANTIS系统四、科室网络的安全维护第四章辐射剂量学的基本概念第一节辐射剂量学基本定义一、照射量二、比释动能三、吸收剂量四、有关辐射场的几个基本定义第二节各辐射量Z间的关系一、高能光子在介质中的能量转移和吸收二、电子平衡三、照射量和比释动能的关系四、比释动能和吸收剂量的关系五、吸收剂量和照射量的关系第三节空腔理论一、阻止本领二、阻止本领和吸收剂量的关系三、Bragg-Gray空腔理论四、Spencer-Attix 理论五、空腔理论住电离室剂量测量中的应用第五章射线的测量第一节电离室一、电离室基本原理二、指形电离室三、电离室的工作特性以、特殊电离室五、电离室测量吸收剂量的原理第二节热释光剂量计一、原理二、热释光剂量讣的种类三、热释光剂量计使用四、热释光剂量计的刻度第三节胶片剂量计一、原理二、应用第四节半导体剂量计一、原理二、Mapcheck半导体剂量仪第五节场效应管一、原理二、M OSFET探测器的特性第六节剂量的标定一、射线质的测定二、射线吸收剂量的标定第六章光子照射剂量学第一节原射线与散射线一、原射线二、散射线第二节平方反比定律第三节百分深度剂量一、照射野及有关名词定义二、百分深度剂量第四节射野输出因子和模体散射因子一、射野输出因子二、模体散射校正因子第五节组织空气比一、组织空气比定义二、源皮距对组织空气比的影响三、射线能量、组织深度和射野大小对组织空气比的彫响四、反向散射因子五、组织空气比与百分深度剂量的关系六、不同源皮距百分深度剂量的计算一一组织空气比法七、旋转治疗屮的剂量计算八、散射空气比第六节组织最大比一、组织模体比和组织最大剂量比二、散射最大剂量比第七节等剂量线一、等剂量线二、射野离轴比第八节组织等效材料一、组织替代材料二、组织替代材料间的转换三、模体四、剂量准确性要求第九节人体曲而和组织不均匀性的修正一、均匀模体和人体之间的差别二、人体曲面的校正第十节不均匀组织（骨、肺）校正一、射线衰减和散射的修正二、不均匀组织屮的吸收剂量三、组织补偿第十一节楔形野剂量学一、楔形野等剂量分布与楔形角二、楔形因子三、一楔合成四、楔形板临床应用方式及其计算公式五、动态楔形野第十二节不规则射野剂量学第十三节临床剂量计算一、处方剂量二、加速器剂量计算三、钻-60剂量计算四、离轴点剂量计算一一Day氏法第七章电子线照射剂量学第一节电子线中心轴深度剂量分布一、中心轴深度剂量曲线的基木特点二、有效源皮距及平方反比定律三、彫响电子线百分深度剂量的因素四、电子线的输出因子第二节电子线剂量学参数一、电子线的射程二、电子线能量参数三、电子线的离轴比四、电子线的均整度、对称性及半影五、电子线的等剂量线分布特点第三节电子线的一般照射技术一、电子线处方剂量ICRU参考点二、能量和照射野的选择三、射野形状及铅挡技术四、电子线的补偿技术五、电子线的斜入射修正六、电子线的组织不均匀修正和边缘效应七、电子线的射野衔接技术第四节电子线的特殊照射技术一、电子线旋转照射技术二、电子线全身皮肤照射三、电子线术中照射第八章近距离放射治疗剂量学第一节近距离放疗概述一、近距离放射治疗的设备和相关技术二、近距离放疗的常用核素第二节近距离放疗的剂量计算一、单个粒子源的剂量计算方法二、临床多粒子源植入的扰动影响三、组织异质情况下的剂量修正第三节近距离放疗的临床应用和剂量体系一、粒子源植入治疗的临床应用二、粒子源植入的临床剂量体系第九章中子近距离照射剂量学第一节钿中子与制中子相对生物学效应一、钢屮子二、^cf的相对生物效应(RBE)三、屮子近距离治疗的优势第二节钏中子治疗技术一、'叱彳中子后装治疗机(中子刀)简介二、中子刀适应症及禁忌症第三节钿中子治疗的剂量分布一、模体二、确定漩Cf中子束、Y射线吸收剂量分布的探测器三、确定^Cf中子、Y吸收剂量分布的理论方法第四节中子的防护一、中子后装机的辐射防护性能二、患者的辐射防护三、医护人员的辐射防护四、公众的辐射防护五、安全管理第十章临床常用技术和应用第一节挡块一、挡块的厚度二、低熔点铅技术三、挡块制作第二节组织补偿一、组织填充物二、组织补偿器三、电子束的补偿技术第三节多叶准直器一、多叶准直器的基本结构二、多叶准直器的安装位置第四节楔形野一、楔形板二、楔形角与楔形因子三、一楔合成四、动态楔形野第五节独立准直器第十一章临床常用放疗方案第一节放疗临床对剂量学的要求一、提高治疗比二、实现临床剂量学四原则第二节照射技术和射野设计原理一、体外照射技术的分类及其优缺点二、射线及其能量的合理选择三、高能X射线的射野设计原则四、相邻野设计五、不对称射野笫三节临床常见肿瘤放射治疗方案一、鼻咽癌常规照射野设计二、肺癌常规照射野设计三、食管癌常规照射野设计第十二章三维适形放射治疗及调强放射治疗第一节三维适形放疗的发展过程第二节3DCRT工作流程、计划工具一、体模制作二、计划CT扫描与数据传输三、轮廓勾画四、计划设计和评价五、计划验证六、三维适形放疗的临床应用第三节立体定向放射外科和立体定向放射治疗一、立体定向放射外科二、立体定向放射治疗笫以节调强放射治疗一、IMRT的工作流程和基本概念二、IMRT实施方法三、IMRT的优点四、IMRT的可能潜在问题五、IMRT的剂量验证第五节 调强放射治疗的临床应用举例一、 鼻咽癌的调强放射治疗二、 前列腺癌的调强放射治疗三、 肺癌的调强放射治疗第十三章治疗计划系统和治疗计划评估 第一节治疗计划系统概念和历史简介一、 治疗计划系统概念二、 治疗计划系统的发展历史三、 两维和三维治疗计划系统的比较 第二节治疗计划的剂量学原则及靶区剂量规定一、 肿瘤致死剂量与正常组织耐受剂量二、 临床剂量学四项原则 第三节外照射靶区剂量学规定治疗目的 参考点和坐标系 体积的定义 対剂量报告的一般性建议 剂量归一点 吸收剂量二、四、五、八、第六节近距离放射治疗剂量算法近距离治疗特点近距离治疗类型和放射源空间重建近距离主耍剂量计算方法192Ir 放射源的数学模型 近距离照射的剂量优化第七节外照射剂量计算算法一、 剂量计算算法的临床实现进程二、 剂量计算算法第八节 治疗计划系统的设计和体系结构一、 基本组成二、 单个治疗计划工作站系统三、 多工作站系统四、 辅助部件五、 第三方软件六、 治疗计划系统的发展七、 系统说明书二、 四、五、八 第四节TPS 中的图像和图像处理技术一、 放射治疗计划中使用的图像技术二、 图像处理第五节治疗计划设计过程体位固定治疗计划设计放射治疗计划评估治疗计划的验证治计划的执行调强放射治疗的TPS 剂量验证 二、 四、 五、 六、第九节治疗计划系统的验收一、验收内容二、与剂量无关的项目三、外照射野光子剂量计算四、电子线剂量计算五、后装治疗六、数据传输第十节治疗计划系统的质量保证一、系统文件和人员培训二、系统定期QA项目三、患者治疗计划检查第十四章放射治疗的质量保证QA和质量控制QC 第一节QA和QC的目的及重要性第二节放射治疗对剂量准确度的要求一、靶区剂量的确定二、对剂量准确度的要求三、影响剂量准确性的因素第三节外照射治疗物理质量保证内容一、外照射治疗机、模拟机和辅助设备二、等中心及指示装置三、照射野特性的检查四、剂量测量和控制系统五、治疗计划系统六、治疗安全第四节近距离治疗QA内容一、放射源二、污染检查三、遥控后装机QA四、治疗的质量控制第五节QA、QC的管理要求一、部门QA的主要内容二、国家QA的主要内容第十五章发展中的图像引导放射治疗第一节三维适形放射治疗第二节调强放射治疗第三节图像引导放射治疗一、放射治疗实施前影像二、治疗室内图像引导和投照三、图像引导放射治疗四、4维放射治疗第四节剂量引导放疗和循变放疗一、剂量引导放射治疗二、循变放射治疗第十六章放射防护第一节电离辐射的生物效应一、放射损伤机理二、放射生物效应的类型三、影响放射生物效应的主要因素四、辐射对组织、器官的损伤效应第二节放射防护目的与标准一、放射防护的目的二、放射防护应遵守的三项基本原则三、人工照射类型四、放射防护标准第三节外照射防护基本措施一、工作场所区域划分二、减少外照射剂量的三项措施第四节医用电离辐射防护一、医院的防护职责二、医疗照射的正当性判断三、医疗照射的防护最优化四、医疗照射的指导水平与剂量约束章名为小三宋体加粗节名为小四宋体加粗正文为五号宋体加粗一、加粗(一)加粗有必要时1.加粗有必要时(1)a.(a)数字为timenewman公式为(1-1)。
放疗名词解释
放疗名词解释：1、放射生物学：临床放射生物学是在放射生物基础理论研究的基础上，探讨人类肿瘤及其正常组织在放射治疗过程中放射生物学效应问题的一门科学,是肿瘤放射治疗技术学的重要基础之一。
2、相对生物效应：是指要达到同样生物效应时的标准射线(250KV X 射线)所用剂量和某种射线所用剂量的比值。
3、直接作用：指放射线直接作用于生物组织细胞中的生物大分子，使其产生电离和激发，并最终导致其发生放射性损伤称之为电离辐射的直接作用。
高LET射线以直接作用为主。
4、间接作用：指在放射线与生物组织作用、尤其是与生物组织内水分子作用产生自由基，这些自由基再与生物大分子作用使其损伤。
这种放射性损伤称之为电离辐射的间接作用。
5、核衰变：放射性核素自发地发出一种或一种以上的射线并转变成另一种核素的过程称为核衰变。
核衰变是放射性核素的一种属性。
衰变必然伴随有放射。
6、放射性活度：指单位时间内原子核衰变的数目，其单位为1/秒。
专用名：贝可Bq7、放射性同位素：不稳定的同位素具有放射性。
这种不稳定性主要是由于原子核中的质子和中子不平衡性造成的。
随着原子序数的增加，一种元素的同位素越来越多。
元素周期表后面的重元素都具有天然放射性。
8、放射源：在没有特别说明的情况下，一般规定为放射源前表面的中心，或产生辐射的靶面中心。
9、照射野中心轴：射线束的中心对称轴线，临床上一般用放射源S 与穿过照射野中心的连线作为照射野的中心轴。
10、等中心:是准直器旋转轴(假定为照射野中心)和机架旋转轴的相交点，与机房中所有激光灯出射平面的焦点相重合。
此点到放射源的距离称源轴距11、肿瘤的致死剂量：通过放射治疗使绝大部分的肿瘤细胞死亡而达到控制肿瘤，局部治愈的放射剂量即为肿瘤的放射剂量。
12、正常组织耐受量：各种不同组织接受射线照射后能够耐受而不致造成不可逆性损伤所需要的最大剂量为该组织的耐受量。
13、组织量：所谓组织量是指患者受照射组织在一定深度的射线吸收剂量。
肿瘤放射生物学基础(二)
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。
放射生物学基本概
放射生物学基本概念
• 放射生物学：研究放射线对生物体的作用。（作用的原初反应及其后一 系列的物理/化学改变）
• 辐射的种类：
• ㈠电离辐射：能引起被作用物质电离的射线，可分为电磁辐射和粒子辐 射。
• 电磁辐射是以互相垂直的电场和磁场、随时间变化而交变振荡、形成向 前运动的电磁波。有能量没有静止质量。X射线和γ射线都是电磁辐射。 无线电波、微波、红外线、可见光和紫外线也都属于电磁辐射。但只有 X射线和γ射线能引起物质分子电离，为电离辐射。其他为非电磁辐射， 不能引起物质分子的电离，只能引起分子振动、转动或电子能级状态的 改变。具有相同的波速，波长越短，频率愈大者，其能量越高，穿过物 质的能力愈大。
组织器官和系统的变化，最终引起整体功能变化直至发生病变。）
• 电离辐射的一个重要特点：能在被作用物质的局部释放很大的能 量，引起被作用物质的电离和激发。电离和激发又是电离物学基本概念
• 传能线密度（LET）是指电离粒子直接在其单位长度 径迹上消耗的平均能量。辐射生物效应的大小与LET 值有重要关系，射线LET值越大，在相同吸收剂量下 其生物效应越大。电离密度是指单位长度径迹上形成 的离子数，LET与电离密度成正比。
靶分子：基因组DNA和生物膜
• 基因组DNA是细胞功能活动的调节枢纽，是射线作用的靶分子， 并非随机作用于分子的任何部位，而是分子中的某些要害部位易 受损伤，这些要害部位是射线损伤的脆弱点，引起染色体断裂， 分析研究发现在浅G带中畸变率较高，而浅带中存在c-fra部位或 原癌基因或两者共存，是诱发染色体断裂发生率增高的重要因素。 这些研究提示DNA中存在要害部位，对射线敏感性较高。
• 生物膜：细胞膜系具有重要生物功能，对电离较敏感。N型损伤 （DNA分子的电离原初事件，受氧浓度影响较小）和O型损伤 （主要部位为膜系，发生膜的脂质过氧化作用，受氧浓度影响较 大，具有明显的氧增强效应）
放射生物学4r概念
放射生物学4r概念
放射生物学（Radiobiology）是研究辐射对生物体的影响及其机理的学科。
它涉及到辐射与生物体相互作用的各个方面，包括辐射的物理性质、辐射对生物体的直接和间接效应、生物体对辐射的生物学响应等。
在放射生物学中，有一个重要的概念是4R概念，它是指辐射生物学效应的四个基本阶段，即：
1. 剂量响应（Dose Response），这一阶段研究辐射剂量与生物响应之间的关系。
剂量响应曲线描述了剂量与生物效应之间的关系，通常呈现为S型曲线。
剂量越高，生物效应越明显。
2. 放射生物学修复（Radiobiological Repair），这一阶段研究生物体对辐射损伤的修复机制。
生物体具有自身的修复能力，可以修复一部分辐射引起的损伤。
修复过程可以是快速的（如DNA修复）或者是较慢的（如细胞再生）。
3. 放射生物学再生（Radiobiological Regeneration），这一阶段研究生物体在辐射损伤后的再生能力。
生物体可以通过细胞分
裂和再生来恢复受损组织和器官。
4. 放射生物学重组（Radiobiological Redistribution），这一阶段研究辐射引起的细胞周期变化。
辐射可以导致细胞周期的改变，使细胞在不同的周期对辐射的敏感性不同。
这个过程被称为重组。
总的来说，4R概念提供了理解辐射生物学效应的框架，包括剂量响应、修复、再生和重组这四个关键阶段。
通过研究这些阶段，我们可以更好地理解辐射对生物体的影响，并为辐射防护和治疗提供科学依据。
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早期反应组织和晚期反应组织
总的来说，人体组织和器官对射线的反应所 产生的损伤程度，除了与细胞增殖活动所表 现的放射敏感性有关外，还决定于组织和器 官的结构和功能特点。
对于晚期反应组织的放射损伤，可以认为是 靶细胞消耗的结果，如中枢神经系统的少突 胶质细胞、肾小管上皮细胞、间质细胞如成 纤维细胞、成骨细胞等。
早期反应组织和晚期反应组织
细胞增殖活跃的组织，通常是早期反应组织。 照射后由于实质细胞的迅速死亡，有丝分裂活动
一时或永久的抑制，组织过早的成熟或丧失而得 不到补充，可以很快出现放射损伤的表现。 如果损伤在一定限度内，可由于细胞的迅速更新， 使早期损伤得到一定的恢复。
早期反应组织和晚期反应组织
广岛原子弹爆炸时相当于此阶段出生的儿童中 许多有小头症和智力低下。
器官形成期后:个体的放射敏感性逐渐下降。
个体发育的放射敏感性
应当强调指出，胚胎和胎儿期受照射的儿童发 生某些类型的癌症和白血病的危险度增高。
出生以后的个体发育过程中，幼年比成年的放 射敏感性要高（随着个体发育过程而逐渐降 低），但老年机体由于各种功能衰退，耐受辐 射能力明显低于成年期（放射敏感性比成年 高）。
个体发育的放射敏感性
电离辐射对个体发育影响的研究，对临床医 学和卫生防护有重要实际意义。
有的研究者提出所谓“十日法规”，建议除 了医疗指征绝对必须以外，对妇女下腹部的 X线检查都应当在月经期第1天算起10天内 进行，这样就可以避免对妊娠子宫照射，即 使是低剂量的辐射作用也应完全避免。
人体正常组织及器官的放射敏感性
不同种类生物的LD50（半数致死剂量）
生物种类
豚鼠 狗、山羊
人 猴 小鼠 大鼠 蛙
LD50（Sv）
2.5 3.4 4.0 6.0 6.4 7.0 7.0
生物种类
鸡 龟 大肠杆菌 酵母菌 变形虫 草履虫 芽胞、病毒
LD50（Sv）
7.15 15.00 56.00 300.00 1000.00 3000.00 20000.00
细胞群体动力学特点ຫໍສະໝຸດ 根据细胞群体动力学特点，细胞可分为： 有增殖能力的细胞 正在分化中有增殖能力的细胞 多种归宿的结缔组织细胞 有修复能力的细胞 恒定的细胞
有增殖能力的细胞
对射线最敏感。 生命周期短暂，有规律的产生子细胞。 子细胞一部分进入分化过程，另一部分仍然
保持增殖能力。
造血组织最原始的游离干细胞，小肠隐窝和 胃腺体中的分裂细胞，原始的生精上皮中的 精原细胞，表皮及表皮样上皮的基底生发层 细胞等。
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。
细胞增殖不活跃的组织，一般是晚反应组织。 它们的早期反应可以很轻微，但如果剂量超过
其耐受范围，晚期可以出现较明显、甚至不可 逆的损伤。 从放射治疗的角度出发，要考虑的是受照射组 织和器官的最终结果。
早期反应组织和晚期反应组织
当给予一定剂量照射时，尽管早期反应组织 表现的很敏感，只要不发生功能衰竭，不产 生严重影响器官功能的不可逆损伤，病人可 以耐受，就不会影响治疗进行。
个体发育的放射敏感性
胚胎植入前期：照射母体，较小剂量即可引 起胚胎大量死亡，不死的胚胎可继续发育， 但畸形较少，因为细胞更新能力很强。人为 妊娠第0~9日，小鼠为0~5日。
器官形成期：受到照射，出现大量畸形。人 为第9~42天，小鼠为第5~13天。
个体发育的放射敏感性
在胎儿发育的随后时期，照射后发生解剖学缺 陷的几率下降，此时只有分化较晚的脑、眼和 性腺易出现畸形。
对射线最抗拒。 正常情况下不分裂，损伤后由其它细胞填补，
形态上高度分化，功能上有高度的特异性。 寿命长的有神经细胞和横纹肌细胞，寿命短的
有多形核粒细胞、红血细胞和精子。
例外
对于上面的分类，有两种细胞是例 外情况，即卵细胞和小淋巴细胞， 这些细胞不分裂可是对射线敏感。
正常组织和器官的放射效应
主要内容
种系和个体发育的放射敏感性 人体正常组织及器官的放射敏感性 1.早期反应组织和晚期反应组织 2.细胞群体动力学特点
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种系的放射敏感性
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。
有修复能力的细胞
对射线相当抗拒。 寿命较长，成人正常情况下不分裂。损伤情
况下大量丢失时可进行分裂。
唾液腺、肝、肾和胰腺内的实质上皮细胞和 管道上皮细胞；局部分泌腺如汗腺的实质细 胞和内分泌腺的实质细胞如肾上腺、甲状腺、 甲状旁腺、垂体及卵巢的黄体细胞，造血组 织的固定干细胞和平滑肌细胞。
恒定的细胞
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 要达到间期死亡的剂量则要高得多。
早期反应组织和晚期反应组织
因此从这种意义上讲，把胃肠道粘膜、骨髓、 口腔和食道粘膜等这些迅速更新的组织认为 是敏感组织，而把周围神经和中枢神经、肌 肉、真皮、肝、肾等这些在正常情况下细胞 不增殖，或很少增殖的组织列为放射不敏感 组织。
在放射治疗肿瘤的过程中，射线对人体正常组 织必然产生一定的影响和损伤。
放射治疗的目的是控制肿瘤，提高治愈率，保 证生存质量，延长患者生命，因此在治疗肿瘤 的同时应尽量避免并减少正常组织损伤。
了解人体各种组织和器官对射线的反应情况及 其内在的影响因素是非常必要的。
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。