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(xué)基礎(chǔ)1、細(xì)胞放射損傷修復(fù)2、周期內(nèi)細(xì)胞再分布3、氧效應(yīng)及泛氧細(xì)胞的再結(jié)合4、再群體化1、細(xì)胞放射損傷修復(fù)射線對細(xì)胞作用最關(guān)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(xì)胞成功的修復(fù)，它與照射后時間長短呈指數(shù)關(guān)系?，F(xiàn)代放射生物學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為，在照射靶組織中的正常組織，按細(xì)胞照射后損傷表達(dá)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(yīng)組織；若損傷在照射開始后很長時間才表達(dá)或增殖慢的組織稱為晚反應(yīng)組織。早反應(yīng)組織包括皮膚、粘膜、小腸上皮細(xì)胞等；晚反應(yīng)組織如肺、腎、脊髓、腦等組織。大部分腫瘤組織屬于早反應(yīng)組織，其放射生物學(xué)特點(diǎn)與早反應(yīng)正常組織相仿。正常組織和腫瘤組織αβ值2、周期內(nèi)細(xì)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(xì)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(xì)胞的殺傷效果。但如果未能進(jìn)行有效的細(xì)胞周期內(nèi)時相的再分布，則

3、有可能成為放射耐受的機(jī)制之一。3、氧效應(yīng)及泛氧細(xì)胞的再結(jié)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(xì)胞會被殺死，存活的大多數(shù)細(xì)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(xì)胞中泛氧細(xì)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(xì)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(xì)胞，應(yīng)為到后期存活的細(xì)胞主要是泛氧細(xì)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(xì)胞逐漸成為氧合好的細(xì)胞，從而對射線敏感，因此泛氧細(xì)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(xì)胞在集體調(diào)節(jié)機(jī)制的調(diào)節(jié)下，進(jìn)行增殖、分化、恢復(fù)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(yīng)組織有一定程度的快速再群體化，而晚反應(yīng)組織由于它的生物學(xué)特性一般認(rèn)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(yīng)將由于腫瘤內(nèi)存活的干細(xì)胞已被啟動進(jìn)入快速再群體化而受到損害。早反應(yīng)組織對放射損傷的修復(fù)能力低，修復(fù)速度快，照射會加快早反應(yīng)組織的細(xì)胞增殖。因此適當(dāng)次間隔（不能小于亞致死損傷的修復(fù)時間）的分次小劑量拉長療程的照射會有利于減少早反應(yīng)正常組織的放射反應(yīng)。晚反應(yīng)正常組織對放射損傷的修復(fù)能力較大、修復(fù)速度慢，為避免晚反應(yīng)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(yīng)組織，如果不考慮腫瘤內(nèi)泛氧細(xì)

6、胞的存在，應(yīng)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(xì)胞修復(fù)能力、修復(fù)速度和照射中干細(xì)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(yīng)正常組織的存在和限制，必須采取適當(dāng)?shù)膭┝糠执畏绞?。小結(jié)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(yīng)劑量ERD又稱為生物效應(yīng)劑量（biologicallyeffectivedoseBED）BED=Nd（1d（αβ））上式表達(dá)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(jìn)行相加：BED總=BED1BED2…上述公式表達(dá)的BED中沒有考慮到照射后的細(xì)胞增殖，所以利用浪費(fèi)劑量WD，對其進(jìn)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(xì)胞增殖

9、每次照射應(yīng)增加的劑量：BED=Nd（1d（αβ））K最后(TT0)T0為細(xì)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(yīng)用實(shí)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(yīng)該給多少？解：按TDF模型計算：因腫瘤組織有關(guān)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(yīng)正常組織：αβ=2.5Gy忽略細(xì)胞增殖，則有：BED1=BED250(1(22.5))=21d(1(d2.5))d=225cGy2.腫瘤：設(shè)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(yīng)

11、組織：設(shè)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(shè)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(yīng)為多少？解：TDF計算：因TDF近距離=TDF體外4.67103120501.35=30d1.35(4030)0.1691