腫瘤放射治療—劑量分割

1、腫瘤放射治療劑量分割分次放射治療的生物學基礎1、細胞放射損傷修復2、周期內(nèi)細胞再分布3、氧效應及泛氧細胞的再結合4、再群體化1、細胞放射損傷修復射線對細胞作用最關鍵的靶是DNA。目前臨床上所用的照射劑量會造成大量的DNA損傷，但是大多數(shù)的DNA損傷都可被細胞成功的修復，它與照射后時間長短呈指數(shù)關系。現(xiàn)代放射生物學的觀點認為，在照射靶組織中的正常組織，按細胞照射后損傷表達的時間不同，可將增值性的組織分為兩大類：照射后損傷出現(xiàn)早或增值快的組

2、織為早或急性反應組織；若損傷在照射開始后很長時間才表達或增殖慢的組織稱為晚反應組織。早反應組織包括皮膚、粘膜、小腸上皮細胞等；晚反應組織如肺、腎、脊髓、腦等組織。大部分腫瘤組織屬于早反應組織，其放射生物學特點與早反應正常組織相仿。正常組織和腫瘤組織αβ值2、周期內(nèi)細胞再分布一般來說，分次放療中存在著處于相對放射抗拒的細胞向放射敏感時相移動的再分布現(xiàn)象，這有助于提高放射線對腫瘤細胞的殺傷效果。但如果未能進行有效的細胞周期內(nèi)時相的再分布，則

3、有可能成為放射耐受的機制之一。3、氧效應及泛氧細胞的再結合如果用單次大劑量照射腫瘤，絕大多數(shù)放射敏感的有氧細胞會被殺死，存活的大多數(shù)細胞將是泛氧的。因此照射后放射生物性泛氧比例將接近100%，隨后逐漸下降并接近初始值，這種現(xiàn)象就叫做再氧合，特指在剩下的存活細胞中泛氧細胞狀態(tài)的改變（即放射生物性泛氧比例）。再氧合對臨床放射治療具有重要意義。假如一個腫瘤，90%的腫瘤細胞是氧合好的，10%是泛氧的，在沒有氧合的情況下，隨著總劑量的增加，每次

4、照射將會殺死越來越少的細胞，應為到后期存活的細胞主要是泛氧細胞。但是在分次照射間隔中發(fā)生再氧合，使原來部分泛氧細胞逐漸成為氧合好的細胞，從而對射線敏感，因此泛氧細胞對療效的影響不會太大。4、再群體化組織損傷后，其中干細胞在集體調節(jié)機制的調節(jié)下，進行增殖、分化、恢復組織原來形態(tài)的過程成為再群體化。在常規(guī)放療期間，大部分早反應組織有一定程度的快速再群體化，而晚反應組織由于它的生物學特性一般認為療程中不發(fā)生再群體化。如果療程太長，療程后期的分

5、次劑量效應將由于腫瘤內(nèi)存活的干細胞已被啟動進入快速再群體化而受到損害。早反應組織對放射損傷的修復能力低，修復速度快，照射會加快早反應組織的細胞增殖。因此適當次間隔（不能小于亞致死損傷的修復時間）的分次小劑量拉長療程的照射會有利于減少早反應正常組織的放射反應。晚反應正常組織對放射損傷的修復能力較大、修復速度慢，為避免晚反應正常組織的損傷，必須減少分次照射的劑量，但拉長療程不會給它帶來太多好處。腫瘤組織屬于早反應組織，如果不考慮腫瘤內(nèi)泛氧細

6、胞的存在，應該采用單次大劑量或少數(shù)幾次大劑量縮短療程的照射，以減弱甚至消除其細胞修復能力、修復速度和照射中干細胞的增殖對療效的影響，確保腫瘤得到局部控制。由于腫瘤組織內(nèi)部部分泛氧，不能用單次或少數(shù)幾次大劑量將它們殺滅，加上腫瘤組織周圍早、晚反應正常組織的存在和限制，必須采取適當?shù)膭┝糠执畏绞?。小結體外分次照射方案變量TDF模型TDF=Nd1.538(TN)0.169103式中d為分次劑量（cGy）；TD為間次平均間隔時間（d）；103是

7、一個比例系數(shù)。用于長壽命同位素低劑量率連續(xù)照射時TDF:TDF=Tr1.354.76103T為插植時間（h），r為劑量率(cGy)4.76103是比例系數(shù)。短壽命同位素臨時性插植治療，TDF變成：TDF=r01.354.76103(1e1.35λT)1.35λ式中λ為同位素衰變常數(shù)（h1）r0為插植是初始劑量率（cGy）。對短壽命同位素永久性插植，T→∞，上式變?yōu)椋篢DF=λ1r01.353.53103外照射和近距離照射的TDF值可以直

8、接相加：TDF總=TDF外照射TDF近距離LQ線性二次模型外推反應劑量ERD又稱為生物效應劑量（biologicallyeffectivedoseBED）BED=Nd（1d（αβ））上式表達的BED是分次數(shù)N的線性函數(shù)，因此BED像TDF一樣，可以直接進行相加：BED總=BED1BED2…上述公式表達的BED中沒有考慮到照射后的細胞增殖，所以利用浪費劑量WD，對其進行時間因子的修正：WD=KT式中K為計及整個療程期T（d）內(nèi)，因細胞增殖

9、每次照射應增加的劑量：BED=Nd（1d（αβ））K最后(TT0)T0為細胞增殖的觸發(fā)時間。正常組織和腫瘤組織BED計算參數(shù)K最后=K(1d(αβ))應用實例例1治療方案比較：常規(guī)每周5次，每次200cGy共25次，若改為每周3次，共21次，每次劑量應該給多少？解：按TDF模型計算：因腫瘤組織有關TDF參數(shù)不知道，假定與正常組織相同，題中又沒有規(guī)定任何正常組織，按常量TDF模型計算：TDF1=TDF2252001.538(75)0.16

10、9103=21d1.538(73)0.169103d=236.9cGy按LQ模型計算：1.晚反應正常組織：αβ=2.5Gy忽略細胞增殖，則有：BED1=BED250(1(22.5))=21d(1(d2.5))d=225cGy2.腫瘤：設αβ=10Gy，T0=28天K最后=0.5（1（210））=0.6Gyd代入BED1=BED2有：50（1（210））（3528）0.6=21d(1(d10))(4928)0.6d=258cGy3.早反應

11、組織：設αβ=10GyK最后=0.2（1（210））=0.24Gyd代入式中，有50（1（210））350.24=21d(1(d10))490.24d=242.8cGy例2假設一病變4cm4cm，用銫137插植，5天內(nèi)照射劑量為6000cGy。若用體外4MeV電子束代替銫137插植，照射同一病變，每周5次，每次劑量應為多少？解：TDF計算：因TDF近距離=TDF體外4.67103120501.35=30d1.35(4030)0.1691