放射生物科內(nèi)講課

臨床放射生物學根底1整理課件PurposeofthislessonToexchangeyourjadewithmystoneToexcitatedyourinterestingonradiobiologyandmakeitapplicableinyourdailypractice2整理課件參考書E.J.Hall:RadiobiologyforRadiologistG.G.Steel.BasicClinicalRadiobiology3整理課件臨床放射生物學的作用1.根本概念(ideas)：確定正常組織和腫瘤組織對放射反響的機制和過程，來幫助解釋臨床上所觀察到現(xiàn)象。(細胞殺滅，腫瘤乏氧，再氧合，DNA損傷機制等)2.治療策略：提供新的治療策略。如克服乏氧，高LET射線的使用，加速放療，超分割放療3.治療方案：對選擇放射治療方案提出建議，為不同分割和劑量率方案提供比較的計算方法，并對是否和如何使用化療提供建議4整理課件內(nèi)容提要放療過程中出現(xiàn)錯誤，如何糾正？提高放療療效方案的生物學根底BEDEQD2劑量效應(yīng)關(guān)系放療與化療結(jié)合的最正確選擇調(diào)強放療中的SIB的理論根底再治療正常組織耐受性的問題5整理課件放療執(zhí)行中出現(xiàn)錯誤(物理劑量與生物學等效劑量的關(guān)系)6整理課件案例一方案方案：35×2Gy=70Gy執(zhí)行時，4Gy/F,到第6次被發(fā)現(xiàn)相當于前24Gy以大分割的方式給予Whatcanyoudo?Onlycry???7整理課件BED和EQD2BED:biologicallyeffectivedose生物效應(yīng)劑量EQD2：Equivalentdosein2Gyfractions每次2Gy照射時的等效劑量8整理課件生物效應(yīng)劑量BEDBED=D{1+[d/(α/β)]}=E/α用途：1.評價和測定分次照射或連續(xù)照射的方案(或一局部)的效應(yīng)2.一個治療過程中的不同局部的BED可以相加9整理課件生物效應(yīng)劑量BED缺點：1.對一個治療方案效應(yīng)的測定在數(shù)值上會大大超過任何一個分次放療的處方劑量2.我們很難與日常臨床實踐中劑量聯(lián)系起來，無法得到一個直觀的印象和評判10整理課件EQD2：Equivalentdosein2GyfractionsEQD2表示劑量，這個劑量以2Gy/F的分割模式給予，他的生物學效應(yīng)與總劑量為D，分次量為d的分割模式的生物學效應(yīng)相等11整理課件EQD2的數(shù)學表達式EQD2=D1(d1+α/β)/(2+α/β)優(yōu)點：一個治療方案的不同局部的EQD2數(shù)值可以相加2Gy/F是臨床常用的分次劑量放射治療醫(yī)師對EQD2數(shù)值和它對腫瘤和正常組織的效應(yīng)非常熟悉和直觀12整理課件案例一方案方案：35×2Gy=70Gy執(zhí)行時，4Gy/F,到第6次被發(fā)現(xiàn)13整理課件對晚反響組織而組織而言，取α/β=3Gy修改要求：后續(xù)治療對晚反響組織，不能超過耐受70-33.6=36.4Gy,2Gy/F這兩局部相加與35×2Gy有相同晚反響在實施中，36.4÷2≈18(或19)次14整理課件腫瘤組織，取α/β=10Gy后續(xù)治療對腫瘤而言，還需要70-28=42Gy,2Gy/F這兩局部相加才能與35×2Gy有相同腫瘤效應(yīng)42÷2=21次15整理課件到達相同的晚期損傷條件下，腫瘤組織的EQD2是28+36.4=64.4Gy降低了約8%的劑量，后果：局部控制率下降12-20%如果要求到達相同的腫瘤效應(yīng)，2Gy/F,晚反響組織的EQD2是33.6+42=75.6Gy正常組織超量照射約8%晚期并發(fā)癥會增加10-30%16整理課件到達與方案相同晚反響損傷需采取的分割方式到達與方案相同腫瘤效應(yīng)需采用的分割方式d=0.9569Gy，D=46Gy17整理課件請注意錯誤執(zhí)行劑量(24Gy,4Gy)+糾正執(zhí)行劑量(46Gy,0.96Gy/f)=原始方案總處方劑量(70Gy2Gy/f)Isitalwaystrue?18整理課件19整理課件如果定義Planned:pGyperfractiontoPGyError:錯誤eGyperfractiontoEGyCorrectedion:dGyperfractiontoDGy20整理課件ResultD=P-EJoiner,M.C.IJROBP,2004,58.871-87521整理課件ResultD=P-E=70-24=4622整理課件Plan35×2Gy=70Gy,Error=4Gyperfraction23整理課件請記住-執(zhí)行錯誤修正方法

更重要的是要防止犯錯誤D=P-EJoiner,M.C.IJROBP,2004,58.871-87524整理課件放療過程中出現(xiàn)錯誤，如何糾正？提高放療療效方案的生物學根底BEDEQD2劑量效應(yīng)關(guān)系放療與化療結(jié)合的最正確選擇調(diào)強放療中的SIB的理論根底再治療正常組織耐受性的問題25整理課件26整理課件提高放療療效的方法修飾劑量分次模式修飾總治療時間綜合治療(化療，生物調(diào)節(jié)劑)改進放射治療技術(shù)(IMRT等)使用非常規(guī)射線束功能影像引導的調(diào)強放療27整理課件改變分割模式的臨床目的通過調(diào)整分割次數(shù)，單次劑量和總的治療時間，在：腫瘤殺滅正常組織急性損傷晚期損傷三者之間獲得最正確平衡，提高腫瘤控制不增加或降低正常組織損傷28整理課件常見的分割模式常規(guī)分割超分割加速超分割大分割SIB-IMRT29整理課件放療不同分割模式的作用：薈萃分析15Ramdomizedtrails1970-1998(included6515patients)Bourhis2006生存獲益：3%(36%→39%at5years,p=0.003)局控獲益：7%(46%→53%at5years,p<0.001)30整理課件放療不同分割模式的作用：薈萃分析A超分割B總劑量不減少的加速分割31整理課件放療不同分割模式的作用：薈萃分析C總劑量減少的加速分割D所有改變分割的總和32整理課件超分割和中等程度的加速超分割：提高局部控制率，有利器官功能保護快速加速超分割(降低總劑量)：不提高局部控制率降低晚期并發(fā)癥有提高生存率的趨勢，但只在有限的局部患者中明顯提高生存33整理課件不同分割模式的放射生物學解讀和應(yīng)用不同分割模式的治療強度(劑量、分次大小、治療時間，TDF)評價的客觀指標腫瘤細胞效應(yīng)(腫瘤殺死的比例)晚反響組織的效應(yīng)(并發(fā)癥概率)早反響組織的效應(yīng)(粘膜的耐受性)FowlerJF.ClinOncol,2007,19:8-2234整理課件評價方法：L-Q模型L-Q模型的特點1.獨立于任何關(guān)于單位體積內(nèi)細胞數(shù)量的假設(shè)之外2.適合于在相似的腫瘤期別分布的病理類型之間比較3.對于大的腫瘤負荷來講，需要有一個高的BED，NTD，或logcellkill預期35整理課件需要考慮的效應(yīng)腫瘤的BEDEQD2早反響組織BEDEQD2 晚反響組織BEDEQD2轉(zhuǎn)換成常規(guī)2Gy/次的NTD(歸一總劑量，normalizedtotaldose)NTD=BED/RE:RE=1+d/(α/β)早反響組織RE=1.2晚反響組織RE=1.66736整理課件再放療耐受劑量37整理課件放射治療中的4.5.6.7RsRepair修復Redistribution再分布Repopulation再增殖(再群體化)Reoxygenation再氧合Radiationsensitivity放射敏感性Radiatedvolume受照體積Restoration(longtermrecovery)遠期恢復38整理課件再放射適應(yīng)癥第二原發(fā)瘤局部區(qū)域復發(fā)需要重點考慮的因素第一次放射治療的部位第一次放射治療的劑量和體積距第一次放療的時間本次放療的目的可供選擇的其他治療手段39整理課件正常組織放射效應(yīng)的發(fā)生機理始動進展期臨床表現(xiàn)靶細胞群體實質(zhì)損傷局部功能喪失再生進展穩(wěn)定恢復earlylate40整理課件早反響—口腔粘膜41整理課件早期反響-皮膚干性脫皮RetreatmentED50(Gy)Timeafterfirsttreatment(months)ModifiedfromTerryetal,Int.J.Radiat.Biol.55,1989,271-28342整理課件早反響組織-表皮43整理課件早反響組織-骨髓44整理課件早反響組織耐受劑量可以全恢復口腔粘膜12d表皮2-3months干細胞恢復時間可能比“形態(tài)〞修復需要的時間長45整理課件晚反響組織-肢體變形46整理課件肺47整理課件肺Pneumonitis:肺炎第一次劑量<50%耐受量，2月全修復

第一次接受高劑量照射，3月后局部修復Fibrosis:???纖維化(retreatmenttolerance<pneumonitis)48整理課件膀胱—晚反響組織Totaldose

micturitionfrequency49整理課件膀胱1天-9月無修復(小鼠)再次治療后，亞臨床損傷進展的潛伏期縮短50整理課件晚期損傷—腎51整理課件晚期損傷-腎(小鼠)照射后2周和照射后6.5月不但沒有任何恢復，而耐受性下降亞臨床損傷進展再治療耐受性隨時間延長而下降52整理課件脊髓/rodents53整理課件脊髓耐受性實驗數(shù)據(jù)/靈長類54整理課件脊髓-實驗數(shù)據(jù)1年后局部恢復2-3年后達恢復到最大程度(∽140%oftolerancedose)再程放射治療，損傷潛伏期縮短55整理課件脊髓耐受量修復能力-臨床數(shù)據(jù)56整理課件頸段脊髓劑量效應(yīng)關(guān)系頸髓中位耐受劑量69.4Gy(95%CI，66.4-72.6)α/β=10Gy脊髓炎發(fā)生率45Gy0.03%50Gy0.2%59.3Gy5%SchultheisisTE,IJROBP,202157整理課件胸段脊髓劑量效應(yīng)關(guān)系多位頸段脊髓劑量效應(yīng)曲線的左邊，胸髓比頸髓耐受劑量高SchultheisisTEIJROBP2021,71,1455-145958整理課件其他臨床數(shù)據(jù)-脊髓Niederetal.2001文獻報道的6/22脊髓炎均發(fā)生在兩程累計BED>134GyEQD2>67Gy59整理課件再治療放射性脊髓炎危險性評分及分級60整理課件小結(jié)兩次治療間隔時間>6月任何一程治療BED<98Gy2(EQD2=49Gy)總累計BED<120Gy2(EQD2=120Gy),沒有放射性脊髓炎的發(fā)生的報道BED=nd{1+[d/(α/β)61整理課件脊髓Jackson1987;Baumann1996Magrini1990,Niederetal2000累計BED<135Gy2(EQD267.5Gy)和任何一程放療BED不超過90Gy2(EQD245Gy)Wongetal1994Myelopathyin6patientsreirradiatedtocumulativeBED>134Gy(EQD2>67Gy)(doseinoneofcourses>100Gy2)EQD2>50Gy62整理課件臨床資料-腦組織Flickingereral1989;Baumanetal.19961/9視神經(jīng)損傷，累計劑量86Gy(BED172Gy2)2/9放射性腦壞死，累計劑量BED分別是173，212Gy2EQD2>86.5/106GyNiederetal1999(超分割再放療)2/16放射性腦死累計劑量BED>172Gy2EQD286GyShepherdetal1997(55Gy后立體定向入射治療)7/28放射性晚期損傷再程放療<40Gy(5Gy/f)EQD270Gy8/8放射性晚期損傷再程放療劑量>40Gy(BED140Gy2)EQD270Gy63整理課件例題一鼻咽癌患者，第一程治療采用常規(guī)放射治療，當時腦干接受的劑量為40Gy,脊髓受量36Gy3年后局部復發(fā)，擬行再程放療，采用調(diào)強放療技術(shù)請您設(shè)計治療方案，使腦干和脊髓效應(yīng)控制在TD5/5可接受的范圍64整理課件需要考慮的問題腦干/脊髓耐受量(DT5/5)3年后腦干/脊髓可接受的劑量計算腦干/脊髓可接受的劑量65整理課件解答腦干TD5/560Gy脊髓TD5/545Gy再程放療時，兩程放療腦干到達TD5/5的總劑量水平為(腦干耐受量恢復)：140%×60=84Gy，脊髓到達TD5/5的總劑量為140%×45=63Gy再程放療腦干可以給與的劑量為84-40=44Gy(2Gy/f),脊髓可以給與的劑量為63-36=27Gy66整理課件例題二鼻咽癌患者接受常規(guī)放療，腦干受照射40劑量Gy3年后復查，發(fā)現(xiàn)腦干占位病變，突入第四腦室，行腫瘤不全切除術(shù)，術(shù)后病理提示少枝膠質(zhì)瘤Ⅱ級患者需要術(shù)后放療，要求腫瘤EQD2=50Gy，請您設(shè)計照射方案，假膠質(zhì)瘤α/β=1067整理課件α/β值變異因素α/β值范圍，急性反響組織6~14Gy估計判斷10Gy晚期反響組織1.5~5Gy估計判斷3Gy1.處于不同周期時相2.當d↓或劑量率↓時，α/β↑3.皮膚照射面積↑時，α/β↓4.乏氧α/β↑5.高LET，α↑，β根本恒定6.增敏劑，α/β↑，加溫無影響7.腫瘤α/β，75%大于8Gy8.多種因素影響68整理課件人體正常組織和腫瘤的α/β值組織或器官損傷α/β值〔Gy)

早期反響皮膚紅斑8.8~12.3皮膚剝脫11.2口腔粘膜粘膜炎8~15

晚期反響皮膚/血管毛細血管擴張2.6~2.8皮下組織纖維化1.7肌肉/血管/軟骨肩部運動障礙3.569整理課件人體正常組織和腫瘤的α/β值組織或器官損傷α/β值〔Gy)神經(jīng)臂叢神經(jīng)損傷<3.5臂叢神經(jīng)損傷~2視神經(jīng)損傷1.6脊髓脊髓損傷<3.3眼角膜損傷2.9腸狹窄，穿孔3.9肺肺炎3.3纖維化(放射性〕3.1頭頸各種晚期反響3.5~3.8口腔,口咽各種晚期反響0.870整理課件人體正常組織和腫瘤的α/β值組織或器官損傷α/β值〔Gy)腫瘤頭頸部喉14.5聲帶