正常组织的放射生物学培训课件

正常正常组织组织的放射生物的放射生物学学前 言2正常组织的放射生物学放射肿瘤学的内容放射肿瘤学临床肿瘤学放射物理学放疗技术学放射生物学实验放射生物学临床放射生物学3正常组织的放射生物学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4正常组织的放射生物学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）的局控率明显增加肿瘤（尤其头颈部癌）的局控率明显增加生存时间延长生存时间延长生活质量生活质量在治疗效果的评价方面日益重要在治疗效果的评价方面日益重要5正常组织的放射生物学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杀灭肿瘤最大程度地保护正常组织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6正常组织的放射生物学复发是最严重的并发症?EaglePigeon7正常组织的放射生物学目 的掌握和熟悉正常组织在放射治疗中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8正常组织的放射生物学正常组织的增殖动力学9正常组织的放射生物学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10正常组织的放射生物学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（快更新组织（fast renew tissuefast renew tissue）具有未分化的干细胞（具有未分化的干细胞（undifferentiated stem cellundifferentiated stem cell，USCUSC），包括造血细胞、小肠上皮、表皮、输精上皮和），包括造血细胞、小肠上皮、表皮、输精上皮和淋巴生成细胞等淋巴生成细胞等 慢更新组织（慢更新组织（slow renew tissueslow renew tissue）更新时间很长，包括肝、肾、呼吸道、内分泌器官和结更新时间很长，包括肝、肾、呼吸道、内分泌器官和结缔组织等缔组织等 非更新组织非更新组织 偶有分裂，在成年人这种分裂不足以自我更新，包括骨、偶有分裂，在成年人这种分裂不足以自我更新，包括骨、脂肪和平滑肌等脂肪和平滑肌等 无更新组织无更新组织 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丸的足细胞和心肌细胞等 11正常组织的放射生物学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 12正常组织的放射生物学放射损伤的组织效应模式结构等级制模式(hierarchical model)至少存在两个层次的细胞：干细胞层次和成熟细至少存在两个层次的细胞：干细胞层次和成熟细胞层次胞层次与照射剂量无关与照射剂量无关大多数上皮性早反应组织经历的模式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与照射剂量相关混合模式13正常组织的放射生物学早反应组织和晚反应组织分类基础增殖动力学增殖动力学靶细胞存活公式对靶细胞存活公式对/比值的推算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14正常组织的放射生物学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组织都属于早反应组织 15正常组织的放射生物学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 16正常组织的放射生物学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 17正常组织的放射生物学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出现三种情况干细胞加速分裂（干细胞加速分裂（Accelerated stem cell Accelerated stem cell divisiondivision）不对称丢失（不对称丢失（Asymmetry lossAsymmetry loss）流产分裂（流产分裂（Abortive divisionAbortive division）它们相互影响，使组织发生比治疗前要快几倍的再增殖 18正常组织的放射生物学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；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头颈肿瘤放疗前与放疗中的肿瘤细胞倍增时间由最初的6060天天左右缩短至左右缩短至4 4天左右天左右 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，在放疗常规分割，单纯放疗的鼻咽癌患者，在放疗DT40GyDT40Gy以后，以后，口腔粘膜反应程度会有所减轻口腔粘膜反应程度会有所减轻 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19正常组织的放射生物学正常组织放射敏感性正常组织放射敏感性 20正常组织的放射生物学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21正常组织的放射生物学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剂量范围为100010002000cGy2000cGy包括生殖腺包括生殖腺卵巢、睾丸，发育中的乳腺，生卵巢、睾丸，发育中的乳腺，生长中的骨和软骨，骨髓等长中的骨和软骨，骨髓等中度敏感组织剂量范围为剂量范围为200020004500cGy4500cGy胃，小肠，结肠，肾，肺，肝，甲状腺，垂体，胃，小肠，结肠，肾，肺，肝，甲状腺，垂体，生长中的肌肉，淋巴结等生长中的肌肉，淋巴结等 22正常组织的放射生物学根据放射敏感性来将全身正常组织分为四大类（2）低度敏感组织低度敏感组织 剂量范围剂量范围500050007000cGy7000cGy 皮肤，口腔粘膜，食管，直肠，唾液腺，胰腺，膀胱，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，肾上成熟的骨和软骨，中枢神经系统，脊髓，眼，耳，肾上腺等腺等不敏感组织不敏感组织 剂量范围剂量范围7500cGy7500cGy以上以上 输尿管，子宫，成人乳腺，成人肌肉，血液，胆道，关输尿管，子宫，成人乳腺，成人肌肉，血液，胆道，关节软骨和周围神经，肺尖可耐受节软骨和周围神经，肺尖可耐受600060009000cGy9000cGy的剂量，的剂量，常规剂量放疗对这些组织基本不发生严重并发症常规剂量放疗对这些组织基本不发生严重并发症 23正常组织的放射生物学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24正常组织的放射生物学放射线对正常组织的影响放射线对正常组织的影响 25正常组织的放射生物学放射线生物损伤的机理放射线作用于组织，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26正常组织的放射生物学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组成的改变宏观上表现为组织功能暂时或永久的丧失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、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整的增殖能力27正常组织的放射生物学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，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28正常组织的放射生物学基于放射损伤的器官分类（2）类器官类器官 包括皮肤、口腔、咽部、食管、直肠、唾液腺、膀胱、子宫、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（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的照射量29正常组织的放射生物学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30正常组织的放射生物学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，照射后是指在标准治疗条件下，照射后5 5年内放射合并年内放射合并症发生率不超过症发生率不超过5 5（实际工作中指发生率为（实际工作中指发生率为1 15 5）所对应的放射剂量）所对应的放射剂量最大耐受量（TD50/5）是指标准治疗条件下，照射后是指标准治疗条件下，照射后5 5年内放射合并症年内放射合并症发生率不超过发生率不超过5050（实际工作中指发生率为（实际工作中指发生率为25253030）所对应的放射剂量）所对应的放射剂量 31正常组织的放射生物学耐受剂量的正确认识只能代表一种几率只能代表一种几率非标准条件的照射方式的影响非标准条件的照射方式的影响再程放疗的影响再程放疗的影响精确设计和精确治疗精确设计和精确治疗年龄的影响年龄的影响全身性疾病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）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医生记录及评价标准的影响32正常组织的放射生物学正常组织的放射耐受量（cGy）组织组织器官器官损伤损伤TD5/5TD5/5TD50/5TD50/5设设野面野面积积或或长长度度皮肤皮肤溃疡溃疡，严严重重纤维纤维化化5 5005 5007 0007 000100cm100cm2 2脑脑梗死，坏死梗死，坏死6 0006 0007 0007 000全全脑脑梗死，坏死梗死，坏死7 0007 0008 0008 0002525脑脑干干梗死，坏死梗死，坏死5000500065006500全脑干全脑干脊髓脊髓梗死，坏死梗死，坏死4 5004 5005 5005 50010cm10cm垂体垂体功能低下功能低下4 5004 50020 00020 00030 30 000000全垂体全垂体眼眼全眼炎，出全眼炎，出血血5 5005 50010 00010 000全眼全眼角膜角膜角膜炎角膜炎5 0005 0006 0006 000全角膜全角膜晶体晶体白内障白内障5005001 2001 200全部或部分晶体全部或部分晶体33正常组织的放射生物学正常组织的放射耐受量（cGy）组织组织器官器官损伤损伤TD5/5TD5/5TD50/5TD50/5设设野面野面积积或或长长度度耳（中耳）耳（中耳）严严重中耳炎重中耳炎6 0006 0007 0007 000全中耳全中耳耳（前庭）耳（前庭）梅尼埃病梅尼埃病6 0006 0007 0007 000全前庭全前庭口腔粘膜口腔粘膜溃疡溃疡，粘膜炎，粘膜炎症症6 0006 0007 5007 50050cm50cm2 2唾液腺唾液腺口腔干燥口腔干燥5 0005 0007 0007 00050cm50cm2 2甲状腺甲状腺功能低下功能低下4 5004 50015 00015 000全甲状腺全甲状腺喉喉食管食管食管炎，食管炎，溃疡溃疡，狭窄狭窄6 0006 0007 5007 50075cm75cm2 2胃胃溃疡溃疡，穿孔，穿孔，出血出血4 5004 5005 5005 500100cm100cm2 2小小肠肠溃疡溃疡，穿孔，穿孔，出血出血5 0005 0006 5006 500100cm100cm2 2结肠结肠溃疡溃疡，狭窄，狭窄4 5004 5006 5006 500100cm100cm2 2直直肠肠溃疡溃疡，狭窄，狭窄6 0006 0008 0008 000100cm100cm2 2肺肺急、慢性肺炎急、慢性肺炎3 0003 0003 5003 500100cm100cm2 21 5001 5002 5002 500全肺全肺34正常组织的放射生物学正常组织的放射耐受量（cGy）组织组织器官器官损伤损伤TD5/5TD5/5TD50/5TD50/5设设野面野面积积或或长长度度心心脏脏心包炎，全心心包炎，全心炎炎4 5004 5005 5005 5006060乳腺（儿童）乳腺（儿童）不不发发育育1 0001 0001 5001 500全乳全乳乳腺（成人）乳腺（成人）萎萎缩缩，坏死，坏死5 0005 00010 00010 000全乳全乳肝肝脏脏急、慢性肝炎急、慢性肝炎2 5002 5004 0004 000全肝全肝1 5001 5002 0002 000全肝条状照射全肝条状照射肝功能衰竭，肝功能衰竭，腹水腹水3 5003 5004 5004 500全肝全肝肾脏肾脏急、慢性急、慢性肾肾炎炎2 0002 0002 5002 500全全肾肾1 5001 5002 0002 000全全肾肾条状照射条状照射肾肾上腺上腺功能低下功能低下6 0006 000全全肾肾上腺上腺35正常组织的放射生物学正常组织的放射耐受量（cGy）组织组织器官器官损伤损伤TD5/5TD5/5TD50/5TD50/5设设野面野面积积或或长长度度膀胱膀胱挛缩挛缩6 0006 0008 0008 000全膀胱全膀胱输输尿管尿管狭窄狭窄7 5007 50010 00010 0005 510cm10cm尿道尿道睾丸睾丸永久不育永久不育100100400400全睾丸全睾丸(5cGy/(5cGy/天天,散射散射)卵巢卵巢永久不育永久不育20020030030062562512001200全卵巢全卵巢子子宫宫坏死，穿坏死，穿孔孔10 00010 00020 00020 000全子全子宫宫阴道阴道溃疡溃疡，瘘，瘘管管9 0009 00010 00010 000全阴道全阴道胎儿胎儿死亡死亡200200400400全胎儿全胎儿骨、骨、软软骨骨（儿童）（儿童）生生长长受阻，受阻，侏儒侏儒1 0001 0003 0003 000整整块块骨或骨或10cm10cm2 2骨、骨、软软骨骨（成人）（成人）坏死，骨坏死，骨折硬化折硬化6 0006 00010 00010 000整整块块骨或骨或10cm10cm2 2关关节节骨髓骨髓再生不良再生不良200200450450全身骨髓全身骨髓3 0003 0004 0004 000局部骨髓局部骨髓36正常组织的放射生物学正常组织的放射耐受量（cGy）组织组织器官器官损伤损伤TD5/5TD5/5TD50/5TD50/5设设野面野面积积或或长长度度毛毛细细血管血管扩张扩张，硬化，硬化5 0005 0006 6 0000007 0007 00010 00010 000大大动动脉脉硬化硬化8 0008 00010 00010 00010cm10cm2 2大静脉大静脉硬化硬化8 0008 00010 00010 00010cm10cm2 2淋巴淋巴结结（管）（管）萎萎缩缩，硬化，硬化5 0005 0007 0007 000整个淋巴整个淋巴结结肌肉（儿肌肉（儿童）童）萎萎缩缩2 0002 0003 3 0000004 0004 0005 0005 000整整块块肌肉肌肉肌肉（成肌肉（成人）人）纤维纤维化化6 0006 0008 0008 000整整块块肌肉肌肉周周围围神神经经神神经经炎炎6 0006 00010 00010 00010cm10cm2 237正常组织的放射生物学剂量体积与放射耐受量剂量体积与放射耐受量 38正常组织的放射生物学串联器官与并联器官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，可以将全身器官分成以下四种类型 39正常组织的放射生物学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40正常组织的放射生物学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41正常组织的放射生物学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42正常组织的放射生物学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43正常组织的放射生物学总剂量与正常组织的放射损伤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 44正常组织的放射生物学单次剂量与正常组织的放射损伤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 45正常组织的放射生物学整体器官受照射的耐受剂量（TD5/5TD50/5）组织组织器官器官单单次照射次照射剂剂量（量（GyGy）组织组织器官器官分次照射分次照射剂剂量（量（GyGy）淋巴淋巴组织组织2 25 5睾丸睾丸1 12 2骨髓骨髓2 21010卵巢卵巢6 61010卵巢卵巢2 26 6眼（晶体）眼（晶体）6 61212睾丸睾丸2 21010肺肺20203030眼（晶体）眼（晶体）2 21010肾肾20203030肺肺7 71010肝肝35354040胃胃肠肠5 51010皮肤皮肤30304040结结直直肠肠10102020甲状腺甲状腺30304040肾肾10102020心心脏脏40405050心心脏脏1 12020淋巴淋巴组织组织40405050肝肝15152020骨髓骨髓40405050粘膜粘膜5 52020胃胃肠肠50506060脉管脉管结缔组织结缔组织系系统统10102020脉管脉管结缔组织结缔组织系系统统50506060皮肤皮肤15152020脊髓脊髓50506060外周神外周神经经15152020外周神外周神经经65657777脊髓脊髓15152020粘膜粘膜65657777脑脑15152525脑脑60607070骨和骨和软软骨骨3030骨和骨和软软骨骨7070肌肉肌肉3030肌肉肌肉707046正常组织的放射生物学正常组织器官靶细胞耐受剂量（单次照射剂量，整个器官）靶靶细细胞胞损伤损伤表表现现剂剂量范量范围围（GyGy）TD5/5TD5/5TD50/5TD50/5范范围围:1:110Gy10Gy淋巴淋巴组织组织和淋巴和淋巴细细胞胞淋巴淋巴细细胞减少症胞减少症2 25 5骨髓造血干骨髓造血干细细胞胞发发育不全育不全2 21010晶体上皮晶体上皮细细胞胞白内障白内障2 28 8卵巢卵母卵巢卵母细细胞胞不育不育2 26 6睾丸精原睾丸精原细细胞胞不育不育2 26 6型肺泡型肺泡细细胞胞肺炎肺炎7 71010胃胃肠肠上皮上皮细细胞胞胃胃肠肠炎炎5 51010范范围围:10:1020Gy20Gy结结直直肠肠上皮上皮细细胞胞大大肠肠炎炎10102020上呼吸消化道粘膜上呼吸消化道粘膜粘膜炎粘膜炎1515202047正常组织的放射生物学正常组织器官靶细胞耐受剂量（单次照射剂量，整个器官）靶靶细细胞胞损伤损伤表表现现剂剂量范量范围围（GyGy）TD5/5TD5/5TD50/5TD50/5范范围围:1:110Gy10Gy肾脏肾脏肾肾炎炎11111919心心脏脏心心脏脏炎炎18182020肝肝脏脏肝炎肝炎15152020外周神外周神经经神神经损伤经损伤15152020脊髓脊髓脊髓病脊髓病15152020脑脑脑脑病病15152020微循微循环环脉管炎脉管炎15152020结缔组织间质结缔组织间质炎症炎症15152020范范围围:20Gy:20Gy骨和骨和软软骨骨骨炎骨炎/骨折骨折2020肌肉肌肉肌炎肌炎/肌病肌病2020内分泌内分泌:垂体垂体/肾肾上腺上腺垂体功能减退症垂体功能减退症2020胰腺胰腺阿狄森氏病阿狄森氏病2020胰腺炎胰腺炎/糖尿病糖尿病202048正常组织的放射生物学照射体积与正常组织的放射损伤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49正常组织的放射生物学体积与正常组织耐受量（单位：cGy）器官器官TD5/5TD5/5体体积积TD50/5TD50/5体体积积损伤损伤1/31/32/32/33/33/31/31/32/32/33/33/3肾脏肾脏5005000 03003000 0*230023004004000 0*28002800肾肾炎炎膀胱膀胱N/AN/A8008000 065006500N/AN/A8508500 080008000挛缩挛缩骨骨股骨股骨头头5200520065006500坏死坏死颞颌颞颌关关节节下下颌颌骨骨6506500 06006000 0600060007707700 07207200 072007200关关节节功能功能显显著受限著受限肋骨肋骨5005000 06506500 0病理性骨折病理性骨折皮肤皮肤10c10cm m2 27007000 030c30cm m2 26006000 0100c100cm m2 25500550010c10cm m2 230c30cm m2 2100c100cm m2 270007000毛毛细细血管血管扩张扩张，坏死坏死溃疡溃疡脑脑6006000 05005000 0450045007507500 06506500 045004500坏死、梗塞坏死、梗塞50正常组织的放射生物学体积与正常组织耐受量（单位：cGy）脑脑干干6006000 05305300 05050000065650000坏死、梗塞坏死、梗塞视视神神经经不考不考虑虑部分部分体体积积5050000065650000失明失明视视交叉交叉不考不考虑虑部分部分体体积积50500000不考不考虑虑部分部分体体积积65650000失明失明脊髓脊髓5cm5cm5005000 010c10cm m5005000 02020cmcm474700005cm5cm7007000 010c10cm m7007000 02020cmcm脊髓坏死脊髓坏死马马尾神尾神经经根根不考不考虑虑部分部分体体积积60600000不考不考虑虑部分部分体体积积75750000显显著神著神经经功功能能损伤损伤骶骶丛丛神神经经根根6206200 06106100 0606000007707700 07607600 075750000显显著神著神经经功功能能损伤损伤晶体晶体不考不考虑虑部分部分体体积积1010000018180000白内障白内障视视网膜网膜不考不考虑虑部分部分体体积积4545000065650000失明失明51正常组织的放射生物学体积与正常组织耐受量（单位：cGy）外耳外耳/中耳中耳300030003000300030003000*400040004000400040004000*急性急性浆浆液性炎液性炎外耳外耳/中耳中耳550055005500550055005500*650065006500650065006500*慢性慢性浆浆液性炎液性炎腮腺腮腺32003200*32003200*46004600*46004600*口干口干喉喉79007900*70007000*70007000*90009000*80008000*80008000*软软骨坏死骨坏死喉喉4500450045004500*80008000*喉水喉水肿肿肺肺脏脏450045003000300017501750650065004000400024502450肺炎肺炎心心脏脏600060004500450040004000700070005500550050005000心包炎心包炎食管食管600060005800580055005500720072006700670065006500狭窄狭窄/穿孔穿孔胃胃600060005500550050005000700070006700670065006500溃疡溃疡穿孔穿孔小小肠肠5000500040004000*6000600055005500梗阻穿孔梗阻穿孔/瘘道瘘道结肠结肠55005500450045006500650055005500梗阻穿孔梗阻穿孔/溃疡溃疡瘘道瘘道直直肠肠100cm100cm3 360006000100cm100cm3 380008000严严重直重直肠肠炎炎/坏死坏死/瘘道瘘道/僵硬僵硬不考不考虑虑部分体部分体积积不考不考虑虑部分体部分体积积肝肝脏脏500050003500350030003000550055004500450040004000肝衰竭肝衰竭52正常组织的放射生物学放射反应与放射损伤放射反应与放射损伤 53正常组织的放射生物学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的时间内会出现不同的反应，即放射治疗的毒副作用用传统称之为传统称之为“放射性炎症放射性炎症”，如，如“放射性皮炎放射性皮炎”、“放射性口腔炎放射性口腔炎”、“放射性肺炎放射性肺炎”、“放射性肝放射性肝炎炎”、“放射性肾炎放射性肾炎”、“放射性结肠炎放射性结肠炎”等等以上未反映出放射效应的病理特点，在射线作用开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。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）的表现器官可有多种放射反应（损伤）的表现54正常组织的放射生物学放射效应分类按照时间顺序，将放射效应分为三种疗中和疗后6个月发生的放射反应为急性反应612个月亚急性反应12个月以后则为晚反应。晚反应表现不同于细胞动力周期的特点（更新速率的快慢）与所给予的剂量有关55正常组织的放射生物学急性放射反应 在放疗过程中出现的放射性损伤，临床指放疗开始第一天至放疗结束后90天内所发生的放射性损伤 全身各器官组织的急性放射反应在不同的个体、不同时期、不同照射条件下发生的几率和严重程度也不尽相同 对早期效应来说，靶细胞的特征通常是很清楚的，增殖较快的细胞数量及速度决定了急性反应的损伤程度 56正常组织的放射生物学晚反应 RTOG/EORTC将晚期放射并发症的观察时间定义为放射治疗结束第90天后，与上述的放射反应分类有所不同 实质细胞耗竭后无力再生而最终导致纤维化，或者说晚反应应该看作是成纤维细胞的直接效应，它所产生的晚期反应被假设包括成纤维细胞的内在敏感性，血管损伤，成纤维细胞激活，产物过度和胶原降解下降 57正常组织的放射生物学晚反应产生的分子机制放射诱发的长久性细胞因子级联效应。照射后细胞放射诱发的长久性细胞因子级联效应。照射后细胞成份（如膜、胞浆体和成份（如膜、胞浆体和DNADNA等）的损伤启动了细胞等）的损伤启动了细胞间对话，从而使基因表达发生了改变间对话，从而使基因表达发生了改变遗传异质性所支配的宿主反应和剂量效应遗传异质性所支配的宿主反应和剂量效应照射体积外免疫细胞的大量涌入所致的照射体积内照射体积外免疫细胞的大量涌入所致的照射体积内的急性、自发免疫样反应的急性、自发免疫样反应放射的远地伴随效应。激活的巨噬细胞的迁徙可以放射的远地伴随效应。激活的巨噬细胞的迁徙可以产生某种物质敏化其他细胞而产生远地伴随效应产生某种物质敏化其他细胞而产生远地伴随效应 58正常组织的放射生物学急性反应和晚反应的关系晚反应的发生率和严重程度与急性反应不一定完全相关，因为两者的细胞存活曲线斜率是不同的，说明两种反应并非是同一事件的不同阶段RTOG/EORTC定义，从另一角度表明，急性放射反应与晚反应不是序贯发生的，有可能在放疗期间就有某种器官组织的晚反应出现。这是由正常器官组织早反应和晚反应的发生机制不同决定的 59正常组织的放射生物学放射反应和放射损伤的区别放射反应是允许的、不可避免的、对病人的功能影响不大、也不会危及病人生命放射损伤是不允许的、通过精心设计是可避免的、对病人的功能影响较大、甚至危及病人的生命有些情况下，为了控制或治愈肿瘤，必须造成一定的损伤，但如果不影响病人功能或损伤可以补救，为了治愈肿瘤仍应该给予积极治疗 60正常组织的放射生物学急性全身放射反应急性全身放射反应(Acute effects of whole-body irradiation)电离辐射对整个机体的影响不仅从动物实验获得许多数据，对人类本身的全身照射也有不少珍贵的研究资料放射线照射所致人体全身的反应主要有表现在两个方面：早期致死效应早期致死效应前驱放射综合征前驱放射综合征 62正常组织的放射生物学早期致死效应 指因受到特别高强度的照射，在几周内发生的死亡指因受到特别高强度的照射，在几周内发生的死亡 动物实验，大多数动物的急性照射所致死亡可以分为三种不动物实验，大多数动物的急性照射所致死亡可以分为三种不同的方式同的方式 剂量非常高，超过剂量非常高，超过1010，0000001515，000cGy000cGy时，几小时内就出现死亡，时，几小时内就出现死亡，并出现神经和心血管的破坏，这种死亡机制称为中枢神经系统综合并出现神经和心血管的破坏，这种死亡机制称为中枢神经系统综合征征(The Central Nervous System Syndrome)(The Central Nervous System Syndrome)剂量为中等水平剂量为中等水平5005001200cGy1200cGy时，死亡在几天内发生，这种死亡和时，死亡在几天内发生，这种死亡和广泛的血性腹泻及胃肠粘膜破坏有关，称为胃肠道综合征广泛的血性腹泻及胃肠粘膜破坏有关，称为胃肠道综合征(The(The Gastrointestinal Syndrome)Gastrointestinal Syndrome)。受低剂量受低剂量250250500cGy500cGy水平照射时，由于造血器官的影响，死亡在水平照射时，由于造血器官的影响，死亡在照射后几周内发生，这种死亡形式称为骨髓死亡照射后几周内发生，这种死亡形式称为骨髓死亡(Bone Marrow(Bone Marrow Death)Death)或造血综合征或造血综合征(The Hematopoietic Syndrome)(The Hematopoietic Syndrome)中枢神经系统综合征的确切死因尚未明了，另两种死亡的机中枢神经系统综合征的确切死因尚未明了，另两种死亡的机制是由于关键的自身更新组织的干细胞（胃肠上皮细胞和循制是由于关键的自身更新组织的干细胞（胃肠上皮细胞和循环血细胞）的枯竭而致环血细胞）的枯竭而致63正常组织的放射生物学皮肤皮肤 作用主要靶作用主要靶 皮肤的功能单位，即真皮乳头细胞血管簇及相应的真皮和表皮部分。皮肤的功能单位，即真皮乳头细胞血管簇及相应的真皮和表皮部分。该功能单位的放射剂量效应决定了皮肤的剂量效应该功能单位的放射剂量效应决定了皮肤的剂量效应 损伤机制损伤机制 皮肤属于快更新组织，照射后容易发生损伤。皮肤放射反应是最常皮肤属于快更新组织，照射后容易发生损伤。皮肤放射反应是最常见到、最早见到的损伤。当皮肤基底细胞数目下降时，真皮毛细血见到、最早见到的损伤。当皮肤基底细胞数目下降时，真皮毛细血管直径增大但管腔变窄，然后再扩宽，出现红斑反应管直径增大但管腔变窄，然后再扩宽，出现红斑反应 随着放射剂量的增加，常规分次照射时，当照射剂量小于随着放射剂量的增加，常规分次照射时，当照射剂量小于20Gy20Gy时，时，皮肤损伤主要为脱毛，组织学改变为毛囊细胞受破坏，开始出现时皮肤损伤主要为脱毛，组织学改变为毛囊细胞受破坏，开始出现时间约为间约为1 11818天天 典型的急性皮肤损害可分为红斑、充血、干性脱皮和湿性脱典型的急性皮肤损害可分为红斑、充血、干性脱皮和湿性脱皮四个过程皮四个过程 64正常组织的放射生物学骨髓骨髓 作用主要靶作用主要靶 造血干细胞造血干细胞损伤机制损伤机制 外周血象不能真正反应造血干细胞损外周血象不能真正反应造血干细胞损害和骨髓环境的改变，因此并不能反应骨髓保存的害和骨髓环境的改变，因此并不能反应骨髓保存的造血能力造血能力当占造血功能当占造血功能10101515的骨髓受照射时，未受照射的骨髓受照射时，未受照射的骨髓祖细胞加速再增殖造血代偿了人体的需求，的骨髓祖细胞加速再增殖造血代偿了人体的需求，此时放射对造血功能的损伤就不易表现出来此时放射对造血功能的损伤就不易表现出来当局部照射剂量当局部照射剂量50Gy50Gy后，由于骨髓的纤维化而致后，由于骨髓的纤维化而致微血管的血供发生不可逆改变，局部造血功能就可微血管的血供发生不可逆改变，局部造血功能就可能产生永久性损害能产生永久性损害65正常组织的放射生物学血管血管 作用主要靶 内皮细胞，细胞间质和基膜损伤机制 放射线所致血管损害与其他病因所造成的血管损害相比较，除立即出现代血管通透性改变之外，其他一系列改变都是在一定时间之后才出现微循环结构容易受损，大动脉损伤不常见 66正常组织的放射生物学心脏心脏 作用主要靶作用主要靶 毛细血管内皮细胞、间皮细胞、纤维毛细血管内皮细胞、间皮细胞、纤维母细胞母细胞损伤机制损伤机制 心包损害表现为壁层和脏层心包出现心包损害表现为壁层和脏层心包出现纤维化，前者较严重，最终可形成迁延性的放射性纤维化，前者较严重，最终可形成迁延性的放射性纤维化。纤维素性渗出液可导致纤维母细胞的进入纤维化。纤维素性渗出液可导致纤维母细胞的进入并为胶原所代替而最终机化并为胶原所代替而最终机化心脏本身受累较少见，但性质严重，其特征是斑片心脏本身受累较少见，但性质严重，其特征是斑片状弥漫纤维化，主要累及左心室前壁，右心室前壁状弥漫纤维化，主要累及左心室前壁，右心室前壁较少。成人的心肌细胞不再分裂，对放射不敏感，较少。成人的心肌细胞不再分裂，对放射不敏感，心肌直接受放射损伤并不多见心肌直接受放射损伤并不多见心脏损伤与阿霉素等药物有协同作用心脏损伤与阿霉素等药物有协同作用 67正常组织的放射生物学肺肺 作用主要靶作用主要靶 型肺泡细胞、血管内皮细胞型肺泡细胞、血管内皮细胞 损伤机制损伤机制 在临床放射治疗时，肺经常是一个限制剂量的在临床放射治疗时，肺经常是一个限制剂量的组织。成人的肺是一个稳定的组织，它的毛细血管系统细胞组织。成人的肺是一个稳定的组织，它的毛细血管系统细胞增殖非常慢，因而放射效应不会很快表现出来。增殖非常慢，因而放射效应不会很快表现出来。PhillipsPhillips等用等用X X射线照射小鼠的肺，发现在剂量射线照射小鼠的肺，发现在剂量20Gy20Gy时，照射时，照射3 3个月以内，个月以内，肺的组织形态很少改变，损伤的延缓出现是与已知的肺部毛肺的组织形态很少改变，损伤的延缓出现是与已知的肺部毛细血管缓慢的细胞更新相一致细血管缓慢的细胞更新相一致 放线菌素放线菌素D D、阿霉素、博来霉素、亚硝基脲（、阿霉素、博来霉素、亚硝基脲（BCNUBCNU）和）和干干扰素（扰素（、和和）可能加重放射性肺炎）可能加重放射性肺炎 68正常组织的放射生物学脊髓脊髓作用主要靶 少突胶质细胞和血管内皮细胞损伤机制 放射性脊髓病发病机制的解释一般都概括为神经纤维和髓内血管改变，最近研究发现神经胶质细胞反应也参予发病机制同时于鞘内或静脉应用氨甲喋呤、顺铂或依托泊甙（VP16）可能增加神经毒性 69正常组织的放射生物学脑脑 作用主要靶作用主要靶 神经胶质细胞、神经元细胞、血管内皮细胞神经胶质细胞、神经元细胞、血管内皮细胞 损伤机制损伤机制 放射性脑损害的发病机制主要有四种学说。但放射性脑损害的发病机制主要有四种学说。但发病机制可能是综合性的发病机制可能是综合性的 放射线直接引起中枢神经系统损害；放射线直接引起中枢神经系统损害；血管受损引起缺血性改变是原发的，脑软化坏死是继发于血管改变血管受损引起缺血性改变是原发的，脑软化坏死是继发于血管改变的结果；的结果；自身免疫反应机制；自身免疫反应机制；自由基损伤。自由基损伤。脑放射性损伤的病理特征通常表现为：血管系统的改变和由脑放射性损伤的病理特征通常表现为：血管系统的改变和由于少突胶质细胞死亡而造成的脱髓鞘于少突胶质细胞死亡而造成的脱髓鞘 化学、生物修饰剂的影响基本同脊髓化学、生物修饰剂的影响基本同脊髓 70正常组织的放射生物学周围神经周围神经作用主要靶 神经纤维细胞、血管内皮细胞 损伤机制 放射对周围神经的早期作用包括照射后两天内出现的血管通透性改变，生物电变化，酶变化等。晚期可见神经纤维被纤维组织所替代、脱髓鞘和神经纤维化。潜伏期1022个月，剂量越高，潜伏期越短 71正常组织的放射生物学唾液腺唾液腺作用主要靶 腺泡上皮细胞损伤机制 唾液腺受到照射后，腺泡发生退行性变性，唾液流量逐步减少、成份改变、PH值也发生变化，从而影响整个口腔内环境 72正常组织的放射生物学肝肝 作用主要靶作用主要靶 中央静脉或中央静脉或/和血管窦的内皮细胞和血管窦的内皮细胞 损伤机制损伤机制 单纯放射性肝损害主要表现为亚急性放射性肝单纯放射性肝损害主要表现为亚急性放射性肝病（病（RILDRILD），属一种静脉阻塞性病变（），属一种静脉阻塞性病变（VODVOD），病理组织），病理组织学改变是：中央区附近血管窦严重充血，肝细胞板萎缩，甚学改变是：中央区附近血管窦严重充血，肝细胞板萎缩，甚至从内向外消失，至从内向外消失，KupfferKupffer细胞肿胀，但肝上静脉和腔静脉则细胞肿胀，但肝上静脉和腔静脉则不受影响。不受影响。RILDRILD的临床症状为腹水和肝区不适，碱性磷酸酶的临床症状为腹水和肝区不适，碱性磷酸酶上升至正常上升至正常3 31010倍，其特点是无黄疸性腹水和不成比例的倍，其特点是无黄疸性腹水和不成比例的碱性磷酸酶异常升高，在儿童还有血小板减少症。潜伏期碱性磷酸酶异常升高，在儿童还有血小板减少症。潜伏期2 2周周3 3个月个月 BCNUBCNU、CCNUCCNU可导致胆汁淤积和肝坏死可导致胆汁淤积和肝坏死 73正常组织的放射生物学肾脏肾脏 作用主要靶作用主要靶 多种靶结构多种靶结构 损伤机制损伤机制 由于肾脏具有许多高度特化功能的亚器官，一由于肾脏具有许多高度特化功能的亚器官，一次放射性损害有多个靶部位，并在不同时期表现症状，早期次放射性损害有多个靶部位，并在不同时期表现症状，早期表现为异型、肾小管坏死、毛细血管内皮损伤，晚期表现为表现为异型、肾小管坏死、毛细血管内皮损伤，晚期表现为肾脏缩小伴有特征性的动脉硬化，肾小管进行性萎缩的同时肾脏缩小伴有特征性的动脉硬化，肾小管进行性萎缩的同时伴有明显的肾小球血管袢闭塞和玻璃样变性，以及明显间质伴有明显的肾小球血管袢闭塞和玻璃样变性，以及明显间质纤维化。肾小球结构的消失和肾小管的变性损伤是典型的病纤维化。肾小球结构的消失和肾小管的变性损伤是典型的病理表现理表现 潜伏期：急性放射性肾病潜伏期：急性放射性肾病6 61212个月，慢性放射性肾病个月，慢性放射性肾病1818个月，良性高血压个月，良性高血压1818个月，恶性高血压个月，恶性高血压12121818个月个月 主要的肾毒性药物有顺铂、主要的肾毒性药物有顺铂、BCNUBCNU和放线菌素和放线菌素D D 74正常组织的放射生物学食管食管作用主要靶作用主要靶 粘膜上皮细胞粘膜上皮细胞损伤机制损伤机制 食管是一个细胞更新系统，细胞更新食管是一个细胞更新系统，细胞更新快，因此食管放射效应比肺出现较早，剂量照射快，因此食管放射效应比肺出现较早，剂量照射20Gy20Gy后后3 3天就有损伤现象。主要因为食管上皮角化天就有损伤现象。主要因为食管上皮角化鳞状细胞层的基底细胞开始时出现空泡和有丝分裂鳞状细胞层的基底细胞开始时出现空泡和有丝分裂活动消失，其后出现灶性增生以及上皮再生，到活动消失，其后出现灶性增生以及上皮再生，到2121天通常食管内壁就已完全再生。照射后数月可见粘天通常食管内壁就已完全再生。照射后数月可见粘膜下和部分肌层纤维化，严重者导致食管狭窄，甚膜下和部分肌层纤维化，严重者导致食管狭窄，甚至闭锁至闭锁 75正常组织的放射生物学小肠小肠作用主要靶作用主要靶 小肠上皮细胞小肠上皮细胞损伤机制损伤机制 在消化系统中，放射敏感性依次为小肠、在消化系统中，放射敏感性依次为小肠、食管、胃、结肠、直肠、口腔食管、胃、结肠、直肠、口腔急性期主要为小肠上皮细胞脱落、再生以及肠内血急性期主要为小肠上皮细胞脱落、再生以及肠内血管内皮细胞通透性增加管内皮细胞通透性增加慢性期主要是纤维化、粘连和血管供血不足，局部慢性期主要是纤维化、粘连和血管供血不足，局部狭窄狭窄/溃疡，毛细血管扩张。典型的病理表现是供血溃疡，毛细血管扩张。典型的病理表现是供血动脉栓塞、硬化或胶质化引起的肠管梗死性坏死和动脉栓塞、硬化或胶质化引起的肠管梗死性坏死和肠壁血管结构的消失。晚期反应出现的中位间隔时肠壁血管结构的消失。晚期反应出现的中位间隔时间约间约8 81212个月个月 76正常组织的放射生物学晶体晶体 作用靶作用靶 晶状体上皮细胞晶状体上皮细胞 损伤机制损伤机制 放射性白内障的主要形成机制可能是晶状体上皮放射性白内障的主要形成机制可能是晶状体上皮细胞细胞DNADNA损害，此外还有放射线对细胞浆的直接作用如膜管损害，此外还有放射线对细胞浆的直接作用如膜管瓦解，蛋白质交连，离子泵功能异常等，产生异常纤维瓦解，蛋白质交连，离子泵功能异常等，产生异常纤维 人类早期放射性白内障表现为一圆点，经常位于后极，当它人类早期放射性白内障表现为一圆点，经常位于后极，当它变大时，四周出现小颗粒和空泡，与此同时前囊下区域通常变大时，四周出现小颗粒和空泡，与此同时前囊下区域通常在瞳孔区出现颗粒状浑浊和空泡，白内障经常在这个阶段保在瞳孔区出现颗粒状浑浊和空泡，白内障经常在这个阶段保持静止，并限定于包膜下区域的后方。如果继续发展，则不持静止，并限定于包膜下区域的后方。如果继续发展，则不能与其他类型的白内障相区别。能与其他类型的白内障相区别。1 1次次2 23Gy3Gy有可能引起白内有可能引起白内障，每次障，每次1.51.52Gy2Gy、总量、总量12Gy12Gy就要引起白内障。白内障发就要引起白内障。白内障发生的潜伏期随着剂量增加而缩短，接受生的潜伏期随着剂量增加而缩短，接受250250650cGy650cGy者平均者平均潜伏期为潜伏期为8 8年，年，6506501150cGy1150cGy者平均缩短到者平均缩短到4 4年左右年左右 77正常组织的放射生物学78正常组织的放射生物学