癌症的放射治疗是其治疗的一个主要的方法

癌症的放射治疗是其治疗的一个主要的方法，对生物学的研究，可以帮助放射粒子的准确定位，为临床癌症的放疗提供良好依据。从分子生物学角度来看，目前认为放射主要作用于细胞核DNA（如MAR区域）、细胞膜（如鞘磷脂酶—神经酰胺）和胞浆内一些蛋白（如Apaf－1/IAP等）。DNA损伤主要表现为链断裂（单链和双链），其修复有二条路径：同源重组和非同源末端连接。放射后肿瘤内部分细胞获得放射阻抗也和一些因激活而致细胞修复能力改变相关。放射后的胞膜和胞浆可启动不同传导路径，通过诱导一些转录因子，来调节细胞因子、生长因子及细胞周期相关基因的表达。除此之外，放射也可改变酪氨酸激酶传导路径。许多体内外实验显示，在放疗前或放疗后，由于肿瘤细胞生长环境不同于周围正常组织，细胞常处于基因不稳定状态，大多分子靶向治疗都是针对肿瘤内异常表达的基因，通过抑制其活性来关闭该基因的传导路径。根据46届ASTRO会议上的报告，可将分子靶向治疗大致归纳为主要针对以下几条与放射相关的路径：细胞内传导路径、细胞死亡路径、细胞周期和肿瘤内血管形成及COX2阻断。这些研究结果表明，放射和分子靶向治疗相结合可改变肿瘤细胞放射敏感性。研究已证实，肿瘤内乏氧细胞比例与肿瘤的侵犯性及治疗结果相关。肿瘤细胞在乏氧的过程中可激活一些基因，HIF－1a是其中之一，它的激活可改变基因稳定性以及血管形成和肿瘤细胞的代谢。另一方面，肿瘤细胞在乏氧状态下，其细胞基因不稳定。因此，努力探索乏氧细胞的生物标志十分必要。半乳凝素－1被认为是乏氧诱导的蛋白之一，目前研究表明，这种新蛋白和体外细胞及临床头颈鳞癌组织内的氧化程度密切相关，但在患者血浆中检测不到。随着影像学技术的迅速发展，确定肿瘤内不同亚群细胞具有不同克隆源性氧饱和度、增殖率及放射敏感性的空间分布已成为可能。结合这些数据与逆向治疗计划系统及调强手法，在治疗前预计治疗增益比已提到议事日程上。放射(或辐射)生物学是一门边缘学科，主要研究放射线对生物体的作用，观察不同质的放射线照射后的各种生物效应以及不同内、外因素对生物效应的影响。范围涉及放射线对生物体作用的原初反应及其以后一系列的物理、化学和生物学方面的改变。临床放射生物学或肿瘤放射生物学是放射生物学的一个分支，它又是放射肿瘤学(放射治疗学)的四大支柱(肿瘤学、放射物理学、放射生物学和放射治疗学)之一。因此，世界上绝大多数国家在对放射治疗医生进行培训、资格考核或晋级都要求有临床放射生物学的内容。临床放射生物学是在辐射生物学基本理论的基础上，结合对临床放射治疗时肿瘤及正常组织的放射生物特性以及治疗中和以后诸因素发生变化的研究，以及在以上认识的基础上，利用结合放射生物行为特点从分子、细胞、组织直至整体水平实验研究的独特手段，探讨提高放疗疗效的办法或手段，以达到不断提高肿瘤治疗效果和病人生存质量的目的。随着生命科学的迅速发展，临床放射生物学的研究内容和技术也不断的得到发展、充实和更新。毫无疑问，深入理解临床放射生物学的基础知识和概念，掌握临床放射生物学研究动态并加以运用，对肿瘤放射治疗的改进和提高肿瘤治疗效果有极重要的意义。肿瘤的放射治疗 2006年04月19日15:36肿瘤的放射治疗2006年04月19日15:36【字号大中小】【留言】【论坛】【打印】【关闭】自从X线和镭元素发现后，20世纪20年代，有了可靠的X线设备，Regard和Cowtard等开始用深部X线治疗喉癌。此后，由于放射设备的改进和对放射物理特性和了解，加上放射生物学、肿瘤学以及其他学科发展和促进，使放射肿瘤学不断发展，放射治疗在肿瘤治疗中地位逐渐得到了提高。现在最理想的放射治疗设备是光子能量为5～18MeV、电子能量为4～22MeV且能量可调的高能加速器，以及60Co、137Cs、125I或192Ir局部插植近距离治疗机，这些放射源的照射可以做到完全符合肿瘤体积的治疗需要，从而，最大限度的杀灭肿瘤细胞，提高治疗效果。（一）放射源的种类放射使用的放射源现共有三类：①放射性同位素发出的α、β、γ射线；②X线治疗机和和各种加速器产生的不同能量的X线；③各种加速器产生的电子束、质子束、中子束、负π介子束及其他重粒子束等。这些放射源以外照射和内照射两种基本照射方式进行治疗，除此之外，还有一种利用同位素治疗，既利用人体不同器官对某种放射性同位素的选择性吸收，将该种放射性同位素注入体内进行治疗，如131I治疗甲状腺癌，32P治疗癌性腹水等。（二）放射源设备1、X线治疗机临床治疗的X线机根据能量高低分为临界X线（6～10kv）、接触X线（10～60kv）、浅层X线（60～160kv）、高能X线（2～50MeV）。除高能X线主要由加速器产生以外，其余普通X线机由于深度剂量低、能量低、易于散射、剂量分布差等缺点，目前已被60Co和加速器取代。2、60Co治疗机60Co在衰变中释放的γ线平均能量为1.25MeV，和一般深部X线机相比，具有以下优点：①穿透力强，深部剂量较高，适用深部肿瘤治疗；②最大剂量点在皮下5mm，所以皮肤反应轻；③在骨组织中的吸收量低，因而骨损伤轻；④旁向散射少，射野外组织量少，全身积分量低；⑤与加速器相比，结构简单，维修方便，经济可靠。其不足之处是存在着半影问题。造成60Co机半影问题的原因有三种，即几何半影、穿射半影和散半影。半影的存在造成射野剂量的不均匀性。前两种半影是由机器设计造成的。采用复式限光筒或在限光筒与病人皮肤上放遮挡块，可以相对消除几何半影；采用同心球面遮光机可以相对消除穿射半影。目前，60Co治疗机有固定式和螺旋式两种类型。3、医用加速器加速器的种类很多，在医疗上使用最多的是电子感应加速器、电子直线加速器和电子回旋加速器。他们既可产生高能电子束，又能产生高能X线，其能量范围在4～50MeV。其中的电子回旋加速器既有电子感应加速器的经济性，又有电子直线加速器的高输出特点，而且，同时克服了两者的缺点，其输出量比直线加速器高几倍，其能量也容易调得高，无疑它将成为今后医用高能加速器发展的方向。（三）临床对射线的合理选择从物理和剂量角度看，临床上理想的射线在组织中造成的剂量分布，应尽量符合放射剂量学原则。即：①照射肿瘤的剂量要求准确；②对肿瘤区域内照射剂量的分布要求均匀；③尽量提高肿瘤内照射剂量，降低正常组织受量；④保护肿瘤周围的重要器官不受或少受照射。浅表肿瘤如皮肤癌、蕈样霉菌病、乳腺癌胸壁复发等用穿透力强的深部X线或低能电子线治疗。偏侧头颈部肿瘤也可用电子线，以保护深部正常组织。对大多数胸腹部病灶，深部剂量往往是首先考虑的问题。因此，为了达到较高深部剂量，常应用穿透力强的高能X线照射。但这不是惟一决定因素。Laughlin等和Sksrand等通过研究不同能量X线的剂量分布特性，认为并不是能量越高越好。能量越高，其康普顿吸收占主要地位，由此产生的次级电子造成半影增大，剂量平坦度差，对一般20cm体厚的病人，10～25mV的X线比较理想。高能电子束符合理想剂量分布，肿瘤区域的剂量分布比较均匀，而且，肿瘤后的正常组织照射剂量小。在选择哪一种射线治疗时。除了要考虑靶区深度以外，还在综合考虑放射野半影、骨吸收、肺和空肺的影响，以及中子污染程度等。头颈部、喉、乳房等靶区周围都有非均质结构，如空气腔、骨等。射线的半影问题，除了腹部和盆腔靶区外，对其他部位放疗时均需考虑之，骨吸收在许多部位均需注意。在临床实践中，为了获得更好的剂量分布，需要用两种以上的放射线联合应用。（四）临床放射生物学1、放射线的生物学效应生物的放射效应主要表现在体内生物大分子如核酸、蛋白质的损伤。DNA是生物体内最重要的放射敏感区。放射线引起的电离辐射对DNA分子的损伤，有直接和间接两种作用。直接作用是指射线直接损伤DNA分子，引起碱基破坏、单链或双链断裂、分子交联等，后者是指射线首先电离水分子，产生自由基，高度活泼的自由基再和有机分子作用。用来维持DNA的遗传稳定性的，是人体内DNA的损伤修复系统。DNA的修复包括无差错修复和差错倾向性修复。无差错修复的主要方式是切除修复，通过一系列核酸的修复系统将损伤部位切除，以完整的互补链为模板合成小片段DNA链填补空隙。差错倾向性修复方式主要是重组修复，依靠受损的DNA分子间的遗传重组以制成无损伤DNA分子，未去除的损伤在DNA分子，未去除的损伤在DNA不断复制中逐渐被稀释。人体组织器官对放射线的敏感性，与其组成细胞的繁殖能力成正比，与细胞分化程度成反比，就是说细胞繁殖能力越强的组织器官越敏感，细胞分化程度越低的器官越敏感；在一定剂量下与面积有关，即身体受照射的面积越大，反应越大。按组成细胞的繁殖和分化能力，可以将组织器官划分为敏感性高、敏感性较高、中度敏感、敏感性较低和敏感性低这5类。研究放射线对细胞增殖能力的影响，在临床放疗很有意义，以便更有效地杀灭那些可能复活并增殖的肿瘤细胞。在放射生物学上，鉴别细胞存活的惟一标准是，照射后的细胞是否保留无限繁殖能力。凡是失去无限繁殖能力，不能产生子代的细胞称为不存活细胞，就是所说的细胞死亡，而保留繁殖能力，能无限地产生子代的细胞称为存活细胞。细胞存活这个定义可反映肿瘤放疗后的效果，是鉴定疗效的较好的指标。1956年Puck描述了放射剂量与细胞存亡之间的关系曲线，称细胞存活曲线（Cellsurvivalcurve）。1967年由Elkind和Whitmore提出的多靶议程已经成为哺乳动物细胞存活曲线应用形式。存活曲线的低剂量区呈一肩段，被认为是亚致死损伤的修复，剂量增大超过此区则造成细胞呈指数性死亡。根据靶学说，细胞群体的细胞死亡率与靶数或打击数n相关，另外一个反映细胞放射敏感性的细胞是平均致死剂量（Do）。哺乳动物的Do值在1～2Gy很窄的范围内，已知Do和n值，便可求任何剂量下的细胞存活率。2、放射线对肿瘤组织的作用在影响肿瘤的放射感性的各种因素中，肿瘤组织的细胞起源和分化是主要因素。起源于放射敏感组织的肿瘤对放射线的敏感性较高，分化程度越差的肿瘤其对放射线敏感性也越高。生物体肿瘤细胞群内有在增殖周期的细胞（G0-S-G2-M）、静止细胞（G0）、无增殖能力细胞、破碎细胞。细胞群按一定的增殖动力学变化，按其生长率可用倍增时间来表示，它既受肿瘤外界环境影响，也受细胞增殖率（细胞周期时间）和细胞丢失率等内在因素的影响。对人体肿瘤的观察，发现细胞增殖率和细胞丢失率与放射敏感性之间有明显的关系，凡平均生长速度快、细胞更新率高的肿瘤，对放射也较敏感。肿瘤细胞群受打击后有其本身的，与正常组织不同的反应体系，利用放射线各种组织器官的正常细胞和肿瘤群的不同影响的损伤，以及它们恢复能力的差别，使放疗在正常组织能够耐受的条件下最大限度地杀灭肿瘤细胞。3、肿瘤生长速度和细胞增殖动力学对放疗反应的影响肿瘤的生长速度和细胞增殖动力学至少从3个途径影响肿瘤对放射治疗的反应，即：①在细胞周期内不同时期的细胞放射敏感性不同，因此，细胞群的放射敏感性和细胞在周期内的分布有关，照射后细胞群内细胞周期各期再分布，可以改变细胞群的放射敏感性；②两次照射期间细胞的再增长可以部分地抵消照射的杀伤作用，这也许是某些实验性肿瘤放射抗拒的原因；③潜在致死损伤修复的重要性和细胞群增殖动力方面的状态是有关的。4、放射治疗中的生物物理因素（1）线性能量传递和相对生物效应：线性能量传递（LET）是评价射线质的一个参数。深部X、60Co的γ和β线，其特点是在组织中沿着次级粒子经迹上的LET较小，一般称为低LET射线，这些射线的生理学效应大小对细胞的氧情况及细胞的生长周期依赖性较大，既对乏氧细胞和Go期细胞作用小。快中子、负л介子、重粒子的LET值高。销为高LET射线，这些射线几乎没有或者较少有亚致死损伤（SLD）和潜在致死者损伤（PLD）的修复，细胞存活曲线肩段小或消失。除中子外，高LET射线的物理特点是具有Bragg峰型剂量曲线，生物学特点是氧增强比（OER）低，其生物学效应大小对细胞的氧状态和生长周期依赖性小。目前，研究和应用最多的是快中子，利用其高LET特性对肿瘤进行放疗。临床治疗腮腺癌、晚期前列腺癌、骨肉瘤