肿瘤组织放射生物学(刘秀芳).ppt
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2004-4,肿瘤组织放射生物学,中山大学肿瘤防治中心放疗科,放射线的生物效应,直接作用间接作用,肿瘤内细胞的分类:,分裂增殖期细胞静止期细胞:G0期细胞临床上肿瘤复发的根源无增殖能力的衰老细胞可视为死亡细胞破碎细胞,人体肿瘤的生长速度及影响因素,倍增时间(doublingtime,TD)人体肿瘤TD:4天年以上,中位数三个月TD与肿瘤的组织类型有关胚胎性肿瘤,27天;恶性淋巴瘤,29天;中胚层肉瘤,41天;鳞状细胞癌,58天;腺癌,82天。,肿瘤体积倍增时间的决定因素,细胞周期细胞生长比例细胞丢失的速度,Tc与TD,细胞周期时间(Tc):细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束的时间间隔。Steel(1977),人体肿瘤细胞周期时间从15小时到大于100小时,平均为2.3天。,生长比例与TD,生长比例(growthfraction,GF):肿瘤内处于增殖周期的细胞数与总细胞数的比例。人体肿瘤的生长比例:3080%恶性淋巴瘤和胚胎癌的生长比例:90%腺癌仅为6%左右。早期,肿瘤体积较小,GF较大,对放射较敏感。晚期,肿瘤体积增大,GF变小,肿瘤对放射治疗常不敏感。,细胞丢失与TD,肿瘤生长是细胞分裂增殖与细胞丢失之间平衡的结果。许多人体肿瘤生长较缓慢,大部分是因为有高的细胞丢失率。,细胞丢失途径,营养不良,肿瘤血运差,由于氧和其它营养成分供应不充足致使肿瘤坏死。分裂死亡:由于分裂机制障碍,细胞分裂异常或分裂后的子细胞不存活。细胞分化不能再分裂,细胞最终衰老死亡。转移:通过血液和淋巴系统,肿瘤细胞失落到其它地方。脱落排泄:如胃肠道肿瘤。引起肿瘤细胞丢失的主要原因是坏死和分化。,细胞丢失影响肿瘤生长速度的最重要的因素,正常组织中,细胞丢失率为100%肿瘤组织中,90%细胞丢失率1肿瘤的倍增时间一般比细胞增殖周期长30-90倍,不同类型肿瘤组织的特点,肿瘤潜在倍增时间,(potentialdoublingtime,Tpot):在假定没有细胞丢失的情况下,细胞数增加一倍所需要的时间,它决定于细胞周期时间和生长比例。,Tpot=Ts/LILI=Ts/TcTs:DNA合成的时间Tc:细胞周期的总时间:生长的细胞群体中非矩形细胞时相分布的校正系数,常处于0.7和1.0,细胞丢失因子,=1-Tpot/TdTpot:潜在肿瘤倍增时间Td:实际肿瘤倍增时间细胞丢失因子代表细胞丢失率与新的细胞产生率之间的比例。肿瘤细胞丢失因子小于“1”。,克隆源性细胞,肿瘤细胞群中具有无限分裂增殖能力的细胞称为肿瘤干细胞,亦称为克隆源性细胞。人克隆源性细胞比例为0.1%左右,但可能在不同类型的肿瘤内比例不同。,射线对肿瘤细胞群的影响,细胞周期不同时相中的细胞分布,照射后增殖周期中细胞的再分布可以改变细胞群的放射敏感性。静止的细胞比处于增殖周期内的细胞抗拒。静止细胞通常是处于血运不好,无氧和营养很差的区域,这可能是导致放射抗拒的另一个因素。,射线对肿瘤细胞群的影响,潜在致死性损伤的修复对有大量静止细胞的肿瘤更为重要。当肿瘤体积增加时,生长比例下降,因而体积大的肿瘤比体积小的肿瘤有较多的潜在致死性损伤的修复。两次照射之间细胞的再增殖可以部分地抵消照射的杀伤作用。,分次照射后正常细胞群和肿瘤细胞群的差异,肿瘤细胞群内的生长比例较正常组织为大,处于细胞周期活动的细胞多,所受的致死损伤比正常组织多,受其他不同程度的损伤也较正常组织多。比较不同组织类型的肿瘤,可以看到增殖细胞百分比很高及细胞丢失率很高的肿瘤对放射最敏感,也最易被放射治愈。正常组织受照射后细胞增殖周期的恢复较肿瘤为快。实验肿瘤受照射后,由于肿瘤组织内一部分细胞处于慢性乏氧状态,因此亚致死损伤的恢复较慢,G2期延长。,分次照射后正常细胞群和肿瘤细胞群的差异,照射后肿瘤有可能暂时地加速生长,但这种生长速度比不上正常组织为填补损伤而出现的增殖加速。,TCP与剂量之间的关系,存活细胞的数量与初始细胞数及每分割剂量所杀灭的细胞数量相关。对于临床甚至显微镜都难以发现的、极少肿瘤细胞集合的亚临床病灶,4550Gy的照射剂量可使90%以上的病灶获得控制。肿瘤细胞数超过106/cm3,显微镜下可发现的微小病灶,例如外科手术边缘残留的病灶,需要6065Gy才能控制肿瘤。对于临床可见或可触及的肿瘤病灶,则需65Gy以上的剂量。临床上,可以通过缩野技术提高肿瘤中央区域的剂量。,治疗比,治疗比(Therapeuticratio,TR)正常组织耐受量与肿瘤致死量的比值。,肿瘤放射反应性=肿瘤可治愈性,甲状腺髓样癌或软骨肉瘤,在治疗期间几乎没有什么消退,但这些肿瘤有很高的治愈率。而小细胞肺癌等对放射极其敏感的肿瘤,其预后却相当差。因肿瘤缩小得很快而降低原定的照射剂量是错误的。,影响人体肿瘤放射敏感性的因素,肿瘤的组织类型是影响放射敏感性的最重要的因素。放射敏感的肿瘤,如恶性淋巴瘤、白血病、精原细胞瘤、肾母细胞瘤等。仅需30-40Gy的剂量就可以消灭肿瘤或使肿瘤明显缩小。放射中度敏感的肿瘤,如鳞癌和腺癌。一般需要60-70Gy的剂量才能消灭或控制肿瘤。放射抗拒的肿瘤,如各种软组织肉瘤。需要70Gy以上的剂量才能达到基本控制肿瘤。,影响肿瘤放射敏感性的临床因素,肿瘤的临床期别以往的治疗情况局部感染肿瘤的生长部位肿瘤的临床分型病人的全身情况合并症,肿瘤的加速再增殖,复发的时间单个肿瘤细胞30次倍增,生长为可见的肿瘤10,000个存活细胞15-17次的倍增肿瘤局部复发多在照射后12个月内,提示小于10,000个存活细胞的肿瘤的平均体积倍增时间仅23周,而目前未经照射的肿瘤的中位体积倍增时间约为2个月,说明在放射治疗后存在加速再增殖现象。再增殖可能是放射治疗失败的原因。两次照射间细胞的快速增殖可能补偿每分次照射所造成的细胞死亡。,肿瘤的加速再增殖,分段治疗使肿瘤局部控制率下降头颈部鳞癌患者,应用相同总剂量照射,分段治疗治疗的局部控制率明显低于连续治疗的肿瘤局部控制率,提示在分段治疗间隔期间,肿瘤存在快速再增殖。,肿瘤的加速再增殖,总的治疗时间延长降低了肿瘤的局部控制率头颈部肿瘤和宫颈癌,把常规放射治疗的时间延长,局部控制率明显下降,每增加1日,局部控制率下降1%-2%。在治疗开始后3-4周内,剂量并不需要增加,但以后,需要平均每日增加0.6Gy,才能克服肿瘤细胞快速的增殖。正常组织粘膜增殖开始于照射后10-12天,而增殖的速度快于肿瘤组织,所以把整个治疗疗程延长到4周以上,就能获得较好的治疗增益,但疗程不能过长,否则肿瘤的局控率下降。,肿瘤的加速再增殖,加速治疗提高了肿瘤的局部控制率对于每天照射一次没有反应的伯基特淋巴瘤,如果缩短两次治疗时间间隔,则无须增加总剂量就可以控制肿瘤。,- 配套讲稿:
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