《（优质医学）正常组织的放射生物学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（优质医学）正常组织的放射生物学（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、正常组织的临床放射生物学,1,2,前 言,3,放射肿瘤学的内容,4,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,5,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,6,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,7,复发是最严重的并发症?,Eagle Pigeon,8,目 的,掌握和熟悉正常组织在放射治疗中
2、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,9,正常组织的增殖动力学,10,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,11,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
3、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,12,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以及干细胞增殖速度,13,放射损伤的组织效应模式,结构等级制模式(hierarchical model) 至少存
4、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,14,早反应组织和晚反应组织,分类基础 增殖动力学 靶细胞存活公式对/比值的推算 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） 两者在放射损伤的表现方面有明显的区别,15,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，损伤后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
5、组织都属于早反应组织,16,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，形成广泛纤维化，尚有血管内皮细胞的损伤造成血供减少和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,17,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还可能存在加速再增殖，这种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,18,3“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
6、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,19,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 临床观察到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
7、应程度会有所减轻 具体是组织细胞群再增殖还是加速再增殖的作用更大无定论,20,正常组织放射敏感性,21,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 BT 定律,22,根据放射敏感性来将全身正常组织分为四大类（1）,高度敏感组织 剂量范围为10002000cGy 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20004500cGy 胃，小肠，结肠，肾，肺，肝，甲
8、状腺，垂体，生长中的肌肉，淋巴结等,23,根据放射敏感性来将全身正常组织分为四大类 （2）,低度敏感组织 剂量范围50007000cGy 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60009000cGy的剂量，常规剂量放疗对这些组织基本不发生严重并发症,24,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,25,放射线对正常组织的影响,26,放射线生物损伤的机理,放射线作用
9、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,27,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,28,基于放射损伤的器官分类（1）,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，
10、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,29,基于放射损伤的器官分类（2）,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,30,基于放射损伤的器官分类（3）,类器官 包括肌肉、淋巴结和淋巴管、大动静脉、关节软
11、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,31,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15）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2530）所对应的放射剂量,32,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
12、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,33,正常组织的放射耐受量（cGy）,34,正常组织的放射耐受量（cGy）,35,正常组织的放射耐受量（cGy）,36,正常组织的放射耐受量（cGy）,37,正常组织的放射耐受量（cGy）,38,剂量体积与放射耐受量,39,串联器官与并联器官,正常器官组织的耐受量是与剂量和体积两者均相关联的，许多器官的损伤可能与照射剂量或照射体积的多少密切相关，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，
13、可以将全身器官分成以下四种类型,40,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,41,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。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,42,串并联器官,器官中既含有串联的功能单位，又有并联的功能单位，两者之一损害会影响另一种功能单位 如心脏，心肌系统属并联结构，冠脉系统属串联结构，任一结构损伤都会立即引起另一
14、结构的继发性损伤，而且两者相互影响，加重整个器官的功能障碍,43,混合器官,同串并联器官类似，此类器官中亦同时存在两种功能单位，但彼此之间损伤相对较独立，除非损伤严重情况下，当一种性质损伤发生时，另一种性质损伤可以不出现 如肾脏。肾单位为并联结构，肾集合管等却为串联结构，此类器官属混合器官,44,总剂量与正常组织的放射损伤,放射总剂量与正常组织的损伤密切相关，剂量越高，放射损伤的几率也越大。临床设计应保证在组织受量最低的同时尽量给予肿瘤组织最高的剂量 放疗的总剂量主要与组织的急性反应相关，急性放射反应的轻重程度基本上与总剂量的多少成正比，当然剂量达到一定的域值时，都可能会引起组织器官的慢性损伤
15、,45,单次剂量与正常组织的放射损伤,单次剂量与正常晚反应组织晚期损伤程度明显相关 单次剂量大者，组织器官的出现严重晚期放射损伤的几率会明显增加 常规放疗的单次剂量指1.82.0Gy，但低分割的定义为2.5Gy，临床实践中也把2.02.5Gy看作常规分次剂量的范围之内。超过2.5Gy者放射晚期损伤就会明显增加,46,整体器官受照射的耐受剂量（TD5/5TD50/5）,47,正常组织器官靶细胞耐受剂量（单次照射剂量，整个器官）,48,正常组织器官靶细胞耐受剂量（单次照射剂量，整个器官）,49,照射体积与正常组织的放射损伤,传统的临床经验常用组织器官所接受的放疗剂量来判断各器官将来出现并发症的机会
16、 近年来研究的重点除照射剂量外，体积因素亦越来越被临床医师重视 一种联系整体（整个器官）和局部（部分体积）损伤的新架构正在逐渐建成，损伤的出现可能性通过剂量体积直方图（Dose Volume Histograms, DVHs）而体现,50,体积与正常组织耐受量（单位：cGy）,51,体积与正常组织耐受量（单位：cGy）,52,体积与正常组织耐受量（单位：cGy）,53,放射反应与放射损伤,54,放射治疗的毒副作用,正常组织器官受到一定剂量的射线照射后，在一定的时间内会出现不同的反应，即放射治疗的毒副作用 传统称之为“放射性炎症”，如“放射性皮炎”、“放射性口腔炎”、“放射性肺炎”、“放射性肝炎”、“放射性肾炎”、“放射性结肠炎”等 以上未反映出放射效应的病理特点，在射线作用开始之时，并无典型炎症表现，而大多表现为该组织器官的毛细血管扩张、通透性增加，影响该组织器官的部分功能，从而引起临床症状。 同一症状可同时出现于不同的组织器官，同一组织器官可有多种放射反应（损伤）的表现,5
