放射生物学6.放射治疗中的分次照射

Re-oxygenation
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动物实验充分证明了乏氧细胞的再氧合有如下机制： 肿瘤细胞群总量减少，而血管没有损失，这样血管 密度相对增加 对放射敏感的富氧细胞选择性的被杀伤，使原先乏 氧细胞到血管的最近距离缩短 细胞死亡使总氧耗下降 血管的分流导致血流循环的变异 肿瘤细胞迁移活动
Repopulation
肿瘤的再群体化
正常组织的增殖
肿瘤的再群体化
临床上肿瘤在有效治疗后消退，往往会使人
们相信肿瘤内已不复存在活力较强的克隆源 性细胞，实验结果大大出乎预料，在肿瘤体 积不断消退的同时，残存的10％存活克隆源 性细胞已在快速再生长。 临床进行分割照射时，每次照射量不可能达 到破坏全部肿瘤细胞的目的，肿瘤细胞的再 生或再群体化(regeneration or repopulation)是不可避免的。
放射损伤的修复 (Repair)
早反应与晚反应组织之间分次照射反应差别的临床意 义如下： ①分次剂量较大时，对晚反应组织相对较为有害。 如果临床上两种不同治疗方案达到相同的急性反应， 每次分割剂量较大时，晚反应组织损伤较严重。 ②除了慢性增殖的肿瘤外，用小剂量分割照射较有 利于治疗。随着每次分次量的继续下降，对晚反应 正常组织比早反应组织产生更大的保护。超分割时 晚反应组织的耐受量比常规照射大，这样就增加了 肿瘤组织和晚反应组织之间的治疗差异。
可以看出，晚反应组织曲线弯曲程度较大，
在A点剂量(分次量小)，射线对晚反应组织的 效应比早反应组织小。 当一次照射剂量较大时(B点)，晚反应组织损 伤比早反应组织严重。 因此说随着分次照射剂量的增加，晚反应组 织靶细胞存活率下降更剧烈。反之，随着分 次量减少，晚反应组织将得到很大的保护。
放射治疗中的分次照射
1896年1月29日芝加哥报道开始为一位乳腺
癌病人进行了每天一次，共18次的治疗。 第一例单纯采用放射治疗治愈的肿瘤病人是 一位49岁的患鼻根部基底细胞癌的妇女。治 疗开始于1899年7月4日共照射了99次。治疗 30年后也没发现有残余病灶的证据，说明完 全治愈了。
放射治疗中的分次照射

Re-oxygenation
肿瘤细胞增殖到一定体积时，其乏氧细胞的比例 保持恒定，一般可有2％的干细胞是处于乏氧状态。 接受放射治疗后，肿瘤组织中的乏氧细胞比例明 显提高，经24小时的恢复，细胞由乏氧状态向氧 合状态发展。 分次照射中，由于肿瘤体积缩小，血液供应改善， 使乏氧细胞变得接近血管，同时失去无限增殖能 力的细胞氧耗量降低，出现肿瘤细胞的再氧合对 提高放射治疗增敏比有益。

非常规分割放射治疗



加速治疗：缩短总的治疗时间，剂量不增加或减少。 其目的是克服放射治疗中肿瘤细胞的加速再增殖问 题。如：150~200cGy/次，2次/日，5日/周 加速治疗主要适用于肿瘤生长迅速、再增殖潜力很 大的那些患者，而一些具有高度增殖活性和高度细 胞丢失的肿瘤最有可能呈现早期和迅速的再增殖反 应。 原则上在正常组织早期反应可接受的情况下，治疗 所有肿瘤都应以短的疗程进行，总剂量不应减少。
另一种影响分次照射反应中的生物现象是潜在
致死性损伤的修复能力。 PLD的修复主要发生在非增殖细胞中，表现为 低LET射线照射后经过一定条件和时间，细胞 存活率增高。
放射损伤的修复 (Repair)
PLD修复和临床放射效应有一定的关系，如黑
色素瘤，骨肉瘤等放射不敏感肿瘤的PLD修复 比乳腺癌的要强。 分裂快的细胞没有PLD修复，高LET射线照射 PLD修复也不明显，但G1期比率高的细胞 PLD修复较明显。
肿瘤的再群体化
有时常规分割放疗对肿瘤体积缩小不明显甚至继 续出现一过性增大，从而提示：肿瘤内存在克隆 源性细胞的再群体化以及“死亡”瘤细胞仍可分 裂几代后死亡，机体清除死亡细胞也需一定时间 但是临床上不能简单的根据临床肿瘤大小的变化 来估计克隆源性瘤细胞的增殖活动，而且肿瘤细 胞的再群体化往往在疗程开始后的2~3周出现，使 我们不能随意降低每次放疗剂量和延长疗程时间。

主要内容
分次照射中的生物因素（4R） 分次照射类型（常规、非常规） 分次照射计划的调整及临床应用
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分次照射中的生物因素（称4R）

放射损伤的修复 (Repair of radiation damage) 再群体化 (Repopulation) 细胞周期的再分布 (Redistribution within the cell cycle) 乏氧细胞的再氧合 (Re-oxygenation of hypoxia cell)
放射损伤的修复 (Repair)
③为了获得最大的增强比，必须使晚反应组织完
成SLD修复。因此超分割分次间隔应在6h以上。 ④中子照射时，在低剂量区有较高的相对生物效 能。临床上用中子放疗时，晚期生物效应较高并 不反映中子对晚反应组织的特殊效应，而是缺少 分次x射线照射时产生的保护作用。
放射损伤的修复 (Repair)
放射治疗中的分次照射
放射治疗中的分次照射
在临床放射治疗中，为了达到肿瘤控制，需
要给予一定的照射剂量，而正常组织的耐受 性常是限制照射剂量的原因。 利用一些物理因素，扩大射线对正常组织和 肿瘤组织作用的差距，减少正常组织损伤， 是放射治疗肿瘤的一项重要措施，而分次照 射就是其中重要措施之一。
自20世纪30年代以来，以临床实践经验为基
础建立起来的分次照射治疗方法(每周5次， 每次2Gy)已被认为是标准方法。 长期大量的临床实践表明，这种方法基本上 符合大多数情况下正常组织和肿瘤组织对射 线反应差异的客观规律，起到了保护正常组 织和保证一定肿瘤细胞群杀灭率的作用。
放射治疗中的分次照射

肿瘤的再群体化

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考虑到肿瘤的放疗再增殖特点，一个好的根治性放疗 方案应该是： 尽可能缩短治疗时间 出现严重的急性放疗反应时，中断治疗的时间也应尽 量短 一般情况下不要采用单纯的分段治疗 非医疗原因的间断治疗，需通过提高剂量以达到既定 生物效应 快增长的肿瘤应采取加速治疗，以抑制再增殖，更好 地控制肿瘤。
常规分割放射治疗


常规分割放射治疗：200cGy/次，1次/日， 5日/周。 是数十年来的经验方案，是最基本和最常 用的放射治疗方法。

非常规分割放射治疗


超分割放射治疗：减少每次分割剂量，增加每天 放射治疗次数，总疗程不变，总剂量增加。如： 110~120cGy/次，2次/日，5日/周。 主要用于增殖较快的肿瘤治疗，以减少晚反应组 织的损伤。 每日两次照射的间隔时间应尽可能长，不应少于 4h，最好超过6h。因为晚反应组织SLD修复需6h， 而早反应组织在3~4h内即可完成SLD修复。
分次照射计划的调整及临床应用
每周5次、每次2Gy的常规分割治疗方法，虽
然应用多年，但对每个具体肿瘤病人并不一 定是最佳的治疗方案。 因此需要我们调整分次治疗计划，以适合各 种不同临床情况肿瘤病人的治疗。
分次照射计划的调整及临床应用
能够影响剂量分次的生物因素归纳如下： ①增殖慢的晚反应组织比早反应组织在由SLD 累积引起的细胞死亡上更明显。 ②早反应组织有很大的再增殖能力。 ③肿瘤再增殖反应发生的时间和速率变化很大。 ④在分次照射之间，细胞周期的再分布在增殖 组织引起增敏作用，而对非增殖组织无作用。
这种作用的产生主要通过多次分次照射，达到一个 由许多生物及物理因素相互作用而产生的效应累积 的结果。 由于肿瘤临床情况的复杂性，治疗肿瘤的最佳方法 也不可能是一成不变的。 目前临床上还有许多不同的分次照射方法，为分次 照射提供一个完整的能说明基本原理的科学依据仍 然是肿瘤放射生物学的一项重要工作。
分次照射计划的调整及临床应用
综上所述，在放疗治疗中分次的基本原则是：
需要使用的照射总剂量，应尽可能在短的总 时间内给予，每次使用最小的实用剂量。
加速超分割治疗
使用比常规分割治疗小的分次剂量和短的疗程完成 治疗，其目的是兼得超分割和加速治疗两法优点。 但在实际应用中由于正常组织的急性反应较重，治 疗中间有短期休息。 例如，治疗头颈部肿瘤时，可每次1.6Gy、每日两 次照射，共10~12d，然后短期休息以利于粘膜再生。 第二疗程剂量达38~40Gy，总剂量70Gy在35d内可 完成，疗程中粘膜反应可以耐受。
放射损伤的修复 (Repair)
影响分次照射反应中最常见的生物现象是亚
致死性损伤修复能力。 晚反应组织比早反应组织修复能力大，这可 以解释为早反应组织中存活细胞分裂周期进 程短、损伤固定的结果。 当分次照射时，与早反应组织相比，晚反应 组织可以得到较多的保护。
放射损伤的修复 (Repair)
分次照射计划的调整及临床应用
⑤在所有剂量范围内低氧都影响肿瘤细胞的放射
反应，但在低剂量区较小。 ⑥常规分割治疗期间细胞再氧合是迅速的。 ⑦晚反应组织SLD修复比早反应组织持续时间长。 ⑧如果放射治疗不是每天进行，再增殖可以很快 发生。
分次照射计划的调整及临床应用
调整分次类型有4种方法，分次剂量可以增加或减少， 整个疗程延长或缩短。对不同类型的变化： 增加每次剂量 增加疗程 超分割治疗 加速治疗 加速超分割治疗 分段治疗
正常组织的增殖
人体正常组织受一种自动控制稳定系统的调节，因 此到一定程度细胞增殖就会停止。 机体主要有两种主要生长调控机制，一种直接作用 于细胞群，是由子代细胞产生的对细胞增殖的反馈 作用；第二种是作用于细胞周围环境，如维生素、 抗原抗体反应、激素等可以同时对几种细胞群起作 用。 当某一群体因放射线等作用，细胞丢失大于增殖时， 该机制将自动启动，促进正常组织细胞加速增殖， 以迅速补充损失。