放射治疗技术生物培训课件
2/28/2021
放射治疗技术生物
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一、放射生物效应的时间顺序(电离辐射生物 效应的基本过程)
各种不同质的电离辐射在生物体内能产生次级电子,引起 电离,从电离辐射被吸收至观察到细胞微细结构损伤和破 坏等生物效应的这段过程,称为原初作用过程。
在此过程中放射能量的吸收和传递、原子的激发和电离 (物理阶段)、自由基的产生、化学键的断裂等分子水平 (化学阶段)的变化又引起细胞、组织器官和系统(生物阶 段)的变化,最电子的原子、分
子、离子或游离基团。
活性氧:是指含有氧的活性物质,可能是氧的某些
代谢产物和一些经过生化反应而产生的含氧基团。 主要有以氧的单电子还原产物、氧的双电子还原产 物、烷烃过氧化物ROOH、均裂产物RO·,ROO·、处于 激发态的氧。
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缺氧条件下产生一定效应的剂量
OER= 有氧条件下产生同样效应的剂量
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线性二次模式与α/β值
S =e -n (αd +βd2) 描述了组织生物效应与分次照射及剂量 之间的关系 预测不同剂量分割方式的生物效应 进行不同剂量分割方式的等效转换
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剂量相同、辐射种类不同,产生的效应也不同; 若要产生相同效应,则不同种类的辐射所需的剂 量就不同。
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LET与RBE的关系
RBE的变化是LET的函数(正相关) LET:<10kev/um时;LET∝RBE(缓慢) LET:10~100kev/um时;LET∝RBE(迅速) LET:>100kev/um时;LET继续增加,RBE反而下 降,表明更多的射线并不能用于引起生物效应上, 反而被浪费了
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(二)与机体有关的因素
1、种系的放射敏感性 种系演化越高,机体组织结构越复杂,放射敏感性越高
2、个体发育的放射敏感性 敏感性随个体发育过程而逐渐降低
3、不同器官、组织和细胞的放射敏感性 4、亚细胞和分子水平的放射敏感性
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四、放射生物学相关概念
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第一节 放射生物学的基本概念
放射生物学(radiobiology):是研究放射线 (电离 辐射)对生物体作用的学科。 (观察不同质射线照 射后的各种生物效应,以及不同内、外因素对生物 效应的影响)
临床放射生物学(clinical radiobiology) :是研 究放射线对肿瘤和正常组织的作用机制及其照射后 的反应过程。
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第二节 临床放射生物学效应
一、正常组织细胞的放射生物学效应 (一)细胞的放射敏感性 不同群体细胞的放射敏感性
细胞和组织的放射敏感性与其分裂活动成 正比,与其分化程度成反比。
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细胞周期与放射敏感性
周期指从母代细胞增殖过程某一时相到子代细胞增殖过程 的同一时相的时间。
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二、放射生物学的靶学说(细胞致死机制)
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(一)靶学说定义
生物结构内存在对放射敏感的部分,称之 为 “靶 ”,其损伤将引发某种生物效应; 电离辐射以离子簇的形式撞击靶区,击中概率遵循 泊松(Poisson)分布; 单次或多次击中靶区可产生某种放射生物效应,如 大分子的失活或断裂等。
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早反应组织和大多数肿瘤的α/β值大(10Gy左右) ;晚反应组织的α/β值小(约2~3Gy)。 早、晚反应组织对不同分次照射的反应不同。 晚反应组织比早反应组织有较大的修复能力,分次 剂量对晚反应组织的影响比早反应组织大,因此, 大分次剂量对晚反应组织更为有害。
细胞周期可分为4个主要时相。
①G1期,指DNA合成前期,有RNA迅速合成并指导大量多种蛋 白质和其他分子合成,准备合成DNA,该期大约为数小时乃 至数年。
②S期,指DNA合成期,此期间DNA量增加一倍,持续时间约 8~30小时。
第三章 临床放射生物学基础
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学习目标:
掌握内容:放射线对正常组织和肿瘤细胞的放射生物学效 应及其影响因素;早反应组织与晚反应组织的放射生物学特 点;分次放疗的生物学基础;细胞存活曲线各参数的意义。 熟悉内容:生物剂量的等效换算;放射线作用于机体后生 物学效应;肿瘤细胞的增殖动力学;提高放射生物效应的方 法。 了解内容:肿瘤分子放射生物学。
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传能线密度:带电电离粒子在其单位长度径迹上
消耗的平均能量(单位J/m)。
相对生物效能:
X或γ射线引起某一生物效应所需剂量 RBE = 所观察的电离辐射引起相同生物效应
所需剂量
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意义:主要是为了比较在剂量相同时,不同种类 的电离辐射引起某一特定效应的效率的差别。即:
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(二)靶分子:基因组DNA、生物膜
(三)靶学说模型 单击模型 多击模型 单靶与多靶模型 (四)靶学说局限性
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三、影响生物效应的主要因素
(一)与辐射相关的因素 1.辐射种类 2.辐射剂量 3.辐射剂量率 4.分次照射 5.照射体积 6.照射方式
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不同组织射线照射后反应不同。根据细胞增殖动力学 和α/β比值将正常组织分成早反应组织和晚反应组织。
早反应组织:指机体内分裂、增殖活跃并对放射线早期反 应强烈的组织,如上皮、黏膜、造血组织、精原细胞等;( 包括大多数肿瘤组织) 晚反应组织:指机体内无再增殖能力,损伤后仅以修复代 偿其功能的细胞组织,如脊髓、肾、肺、肝、结缔组织等。
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氧效应:是指受照射的生物组织、细胞或生物大分子的辐射
效应随周围介质中氧浓度升高而增加。 氧 + 自由基 → 过氧化物自由基 (R00•)
在有氧条件下细胞放射敏感性增高,增高的幅 度与氧浓度有关。
氧增强比:是指缺氧条件下引起一定效应所需辐射剂量与有
氧条件下引起同样效应所需辐射剂量的比值。其公式是: