放射生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)講解 放射生物學(xué)6r匯總

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放射生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)講解 放射生物學(xué)6r篇一

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(一）電離輻射的種類

⒈電磁輻射：x射線、γ射線

⒉粒子輻射

⑴α粒子：質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)慢，短距離引起較多電離。

⑵β粒子或電子：質(zhì)量小，易偏轉(zhuǎn)，深部組織電離作用。

⑶中子：不帶電荷的粒子，高傳能線密度射線。

⑷負(fù)π介子：大小介于電子和質(zhì)子之間，可以帶＋、－或不帶電。

⑸重離子：某些原子被剝?nèi)ネ鈬娮雍?，形成帶正電荷的原子核?/p>

（二）直接作用和間接作用

1.直接作用（p52）

當(dāng)x射線、γ射線、帶電粒子或不帶電粒子在生物介質(zhì)中被吸收時(shí)，射線有可能直接與細(xì)胞中的靶分子作用，使靶分子的原子電離或激發(fā)，導(dǎo)致一系列的后果，引起生物學(xué)變化。

2.間接作用（p52）

射線通過與細(xì)胞中的非靶原子或分子（特別是水分子）作用，產(chǎn)生自由基，后者可以擴(kuò)散一定距離達(dá)到一個(gè)關(guān)鍵的靶并造成靶分子損傷。

(三）輻射對(duì)生物作用的機(jī)制（p53）

(四）不同類型細(xì)胞的放射敏感性（p53）

⒈b-t定律：∝繁殖能力/分化程度

⒉camp：∝1/camp（淋巴細(xì)胞、卵細(xì)胞）

⒊間期染色體體積：∝體積

⒋線粒體數(shù)量：∝1/線粒體數(shù)量

(五)傳能線密度與相對(duì)生物效應(yīng)

⒈傳能線密度（linearenergytransfer，let）

傳能線密度是指次級(jí)粒子徑跡單位長(zhǎng)度上的能量轉(zhuǎn)換，表明物質(zhì)對(duì)具有一定電荷核一定速度的帶電粒子的阻止本領(lǐng)，也就是帶電粒子傳給其徑跡物質(zhì)上的能量。常用用千電子伏特/微米表示（kev/μm)表示，也可用焦耳/米表示。單位換算為：

1kev/μm＝1.602×10-10j/m

⒉輻射生物效應(yīng)與傳能線密度的關(guān)系

⑴射線的let值愈大，在相同的吸收劑量下其生物效應(yīng)愈大；

⑵let與電離密度成正比，高let射線的電離密度較大，低let射線的電離密度較小。其中，電離密度是單位長(zhǎng)度徑跡上形成的離子數(shù)；

⑶根據(jù)let，射線可分為高let射線和低let射線。

低let射線：x射線、γ射線、電子線等；

高let射線：中子、質(zhì)子、α粒子、碳離子等。

⒊劑量分布與傳能線密度的關(guān)系

⒋相對(duì)生物效應(yīng)（relativebiologicaleffect，rbe）

⑴定義:x射線(250kv)引起某一生物效應(yīng)所需要?jiǎng)┝颗c所觀察的輻射引起同一生物效應(yīng)所需要?jiǎng)┝康谋戎怠?/p>

⑵let與rbe的關(guān)系

rbe的變化是let的函數(shù)。

①let<10kev/μm，當(dāng)let增加時(shí)，rbe緩慢增加。

②let>10kev/μm，當(dāng)let增加時(shí)，rbe上升加快。

③let＝100kev/μm，rbe達(dá)到最大值。④let>100kev/μm，rbe反而下降。

㈠概念（p54）

⒈細(xì)胞存活

細(xì)胞具有無限增殖的能力。

⒉“死亡”細(xì)胞

細(xì)胞失去增殖能力，即使照射后細(xì)胞的形態(tài)仍然保持完整，有能力制造蛋白質(zhì)，有能力合成dna，甚至還能再經(jīng)過一次或兩次有絲分裂，產(chǎn)生一些子細(xì)胞，但最后不能繼續(xù)傳代者稱為“死亡”細(xì)胞。

⒊克?。洌?/p>

在離體培養(yǎng)的細(xì)胞中，一個(gè)存活的細(xì)胞可分裂增殖成一個(gè)細(xì)胞群體。

㈡細(xì)胞存活曲線的繪制

㈢細(xì)胞存活曲線的參數(shù)及臨床意義

⒈指數(shù)存活曲線

對(duì)高let射線如α粒子、中子等，細(xì)胞存活曲線在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上是一條直線。其特點(diǎn)是：只有一個(gè)生物學(xué)參數(shù)，即斜率或d0值。（一次照射能殺滅63％的細(xì)胞的劑量，即斜率的倒數(shù)），公式表示為：

sf＝e－αd

在劑量d0作用下，細(xì)胞存活率sf=e-1=63％,即細(xì)胞群受劑量d0照射后，其中63％的靶細(xì)胞受到致死劑量的擊中，而有37％的細(xì)胞幸免死亡，在此情況下，可將d0寫成d37,通常成為失活劑量或平均致死劑量。

⒉帶肩的細(xì)胞存活曲線的參數(shù)：

d0:平均致死劑量，表示直線部分的斜率k的倒數(shù)。代表細(xì)胞群體的放射敏感性，即照射后余37％細(xì)胞所需要的放射線劑量。

n值：細(xì)胞內(nèi)所含的放射敏感區(qū)域數(shù)，即靶數(shù)，也是表示放射敏感性相關(guān)的參數(shù)，是存活曲線直線部分的延長(zhǎng)線與縱軸相交處的數(shù)值。

dq值：準(zhǔn)閾劑量，代表存活的肩段寬度，也稱浪費(fèi)的放射劑量。肩寬表示從開始照射到細(xì)胞呈指數(shù)性死亡所“浪費(fèi)”的劑量。在此劑量范圍內(nèi)，細(xì)胞表現(xiàn)為非致死損傷的修復(fù)，dq值越大，說明造成細(xì)胞指數(shù)性死亡所需的劑量越大。

⒊細(xì)胞存活曲線的臨床意義（p56－57）

⑴各種細(xì)胞與放射劑量的定量研究；

⑵比較各種因素對(duì)細(xì)胞放射敏感性的影像；

⑶觀察有氧與乏氧狀態(tài)下細(xì)胞放射敏感性的變化；

⑷比較不同分割照射方案的放射生物學(xué)效應(yīng)，并為其提供理論依據(jù)；

⑸考察各種放射增敏劑的效果；

⑹比較單純放療或放療加化療或/和加溫療法的作用；

⑺比較不同能量射線的生物學(xué)效應(yīng)；

⑻研究細(xì)胞的各種放射損傷以及損傷修復(fù)的放射生物學(xué)理論問題。

㈢.線性二次方程（l-q）公式（p56）

1.l-q公式的定義：

s=e—(αd+βd2)

s：存活比例

e：自然對(duì)數(shù)

d：分次照射的劑量

α、β：系數(shù)

上述公式表明，某一劑量造成的細(xì)胞殺傷可由直接致死效應(yīng)和間接致死效應(yīng)組成，即α型和β型細(xì)胞殺傷。

①公式中e—αd產(chǎn)生的生物效應(yīng)與劑量成反比，表示dna單擊雙鍵斷裂，在細(xì)胞存活曲線上與劑量表現(xiàn)為線性關(guān)系。α表示單擊生物效應(yīng)系數(shù)。

②公式中e—βd2產(chǎn)生的生物效應(yīng)與劑量平方成正比，表示dna多擊單鍵斷裂，與可修復(fù)的損傷累積有關(guān)，存活曲線表現(xiàn)為連續(xù)彎曲，β表示多擊生物效應(yīng)系數(shù)。

當(dāng)單次照射引起上述兩種效應(yīng)相等時(shí)，α/β值即為兩種效應(yīng)相等時(shí)的劑量。

e—αd=e—βd2

α/β=d

正常早期反應(yīng)組織具有較高的α/β值(10gy左右)，說明直接坐標(biāo)效應(yīng)相對(duì)明顯，存活曲線表現(xiàn)的彎曲程度較小。

正常晚期反應(yīng)組織的α/β值較低（約3gy），表明直接殺傷要比早反應(yīng)組織少，可修復(fù)損傷累積引起的殺傷相對(duì)較多。

早期反應(yīng)組織是機(jī)體內(nèi)分裂、增殖活躍并對(duì)放射線早期反應(yīng)強(qiáng)烈的組織，如上皮、粘膜、骨髓、精原細(xì)胞等。

相對(duì)而言，機(jī)體內(nèi)那些無再增殖能力，損傷后僅以修復(fù)代償其正常功能的細(xì)胞組織，稱為晚反應(yīng)組織，如脊髓、腎、肺、肝、骨和脈管系統(tǒng)等。

2.l-q公式設(shè)計(jì)最佳分次照射方案的一般原則

⑴為使正常組織的晚期損傷相對(duì)低于對(duì)腫瘤的殺滅，每次量應(yīng)低于1.8～2.0gy；⑵每天照射的分次總劑量應(yīng)小于4.8～5.0gy；

⑶每分次的間隔時(shí)間應(yīng)大于6小時(shí)；

⑷在不致引起嚴(yán)重急性反應(yīng)的'前提下，盡量縮短總治療時(shí)間；

⑸最高總劑量應(yīng)確定不會(huì)引起照射野內(nèi)正常組織的晚期反應(yīng)。兩周內(nèi)給予的總劑量不能超過55gy。

一、細(xì)胞存活與修復(fù)△

㈠放射損傷的分類★

⒈致死損傷（lethaldamage,ld）

⒉亞致死損傷(sublethaldamage,sld)

⒊潛在致死損傷（potentialdamage,pld）

這部分損傷受照射后受環(huán)境的影響，或能修復(fù)，或走向死亡。

㈡潛在致死損傷與修復(fù)

按正常情況細(xì)胞將死亡，但一旦照射后環(huán)境有所變化，而且存活率又有提高，則考慮是由于潛在致死損傷的修復(fù)。

㈢亞致死損傷與修復(fù)

當(dāng)一個(gè)特定的照射分為間隔一定時(shí)間段的兩次給予后，能觀察到細(xì)胞存活率的增加。兩次照射之間分別在室溫、正常溫度：

⒈室溫下培養(yǎng)

室溫培養(yǎng)，可防止細(xì)胞在照射間隙的細(xì)胞周期內(nèi)改變時(shí)相，證實(shí)未受細(xì)胞周期時(shí)相變化影響的亞致死損傷修復(fù)現(xiàn)象。

⒉正常的溫度下培養(yǎng)

在前幾個(gè)小時(shí)可見快速的亞致死損傷修復(fù)，但當(dāng)兩次分割的間隔更長(zhǎng)時(shí)，細(xì)胞存活率再次下降。解釋如下：

①放射敏感時(shí)相細(xì)胞被殺滅，存活細(xì)胞群趨于集中于放射抗拒周期內(nèi)。

②6小時(shí)后第二次照射。細(xì)胞群在周期內(nèi)行進(jìn)，達(dá)到g2或m時(shí)相。放射敏感程度超過亞致死損傷效應(yīng)修復(fù)的效應(yīng)，細(xì)胞存活率下降。三種過程同步存在的綜合。

①亞致死放射損傷的快速修復(fù)；(repair)②在分次照射期間細(xì)胞在周期內(nèi)的行進(jìn)，稱之為細(xì)胞的

再分布；(redistribution)

③如兩個(gè)分次照射的間隔是10～12h，超過了這些快速生長(zhǎng)細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)間，由于細(xì)胞分裂或再群體化，又出現(xiàn)細(xì)胞存活率增加。(regeneration)

再氧合（reoxygenation)

㈣影響細(xì)胞放射損傷與修復(fù)的因素

⒈射線種類

⑴細(xì)胞放射損傷隨射線let的增大而加大；

⑵重離子、中子、粒子照射后，細(xì)胞基本不存在潛在致死損傷的修復(fù)；

⑶輻射種類對(duì)亞致死損傷修復(fù)的影響可以從照射后劑量存活曲線曲線的肩區(qū)大小反應(yīng)出來。x線照射者肩區(qū)最寬，粒子照射沒有肩區(qū)，中子照射肩區(qū)極小。

⒉劑量率

總劑量一定時(shí)，劑量率越低，照射時(shí)間越長(zhǎng)，生物效應(yīng)就越輕。

⒊氧效應(yīng)

⑴完全氧合的細(xì)胞比低氧細(xì)胞對(duì)輻射更加敏感；

⑵低let的x射線或γ射線，其oer值約為2.5～3.5，

重粒子的oer為1，中子的oer值為1.6；

⑶氧效應(yīng)

⒋輻射增敏劑和防護(hù)劑

⑴增敏劑：氧、鹵代嘧啶類化合物、親電子性化合物、中藥、乏氧細(xì)胞毒性化合物等。主要作用是降低細(xì)胞積累亞致死性損傷的能力，細(xì)胞存活曲線上表現(xiàn)為肩區(qū)和斜率的明顯改變。

⑵防護(hù)劑:作用機(jī)制涉及自由基清除與氧有關(guān)的修復(fù)反應(yīng)以及對(duì)細(xì)胞的防護(hù)保護(hù)作用等。要求對(duì)腫瘤細(xì)胞無保護(hù)作用，而對(duì)大多數(shù)正常組織均有防護(hù)作用。

⒌加熱

⑴方法：包括熱水浴、短波透熱、超聲和射頻等；

⑵效應(yīng)特點(diǎn)：41.5℃～46.5℃，溫度升高，持續(xù)越久，細(xì)胞殺傷作用越顯著；

⑶細(xì)胞存活曲線：開始出現(xiàn)“肩區(qū)”，隨后出現(xiàn)指數(shù)殺滅部分；

⑷機(jī)理：熱對(duì)膜的損傷增加了細(xì)胞死亡的機(jī)率；

⑸影響因素：ph值、細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)條件和氧、細(xì)胞周期等。

二、分次放療中的4“r”原則△

㈠放射損傷的修復(fù)(repair)

以上提到的亞致死性損傷的修復(fù)和潛在致死性損傷的修復(fù)。

㈡周期內(nèi)細(xì)胞的再分布(redistribution)

細(xì)胞的放射敏感性因所處的時(shí)相不同而不同。總的傾向是處于s期的細(xì)胞是最耐受的，處于g2期和m期的細(xì)胞是最具放射敏感性。

研究發(fā)現(xiàn)，分次放射治療中存在著處于相對(duì)放射抗拒時(shí)相的細(xì)胞向放射敏感時(shí)相移動(dòng)的再分布現(xiàn)象。這有助于提高放射線對(duì)腫瘤的殺傷效應(yīng)。但如果未能進(jìn)行有效的細(xì)胞周期時(shí)相再分

布，則可能成為放射抗拒的機(jī)制之一。

在分次照射期間細(xì)胞在周期內(nèi)的行進(jìn)，稱之為細(xì)胞的再分布。

㈢氧效應(yīng)和乏氧細(xì)胞的再氧合（reoxygenation)

⒈氧效應(yīng)

在有氧的情況下，氧能與自由基（r）作用形成有機(jī)過氧基（ro2），它是靶物質(zhì)的不可逆形式，于是損傷被化學(xué)固定下來，因此認(rèn)為氧對(duì)照射的損傷起了“固定”作用，稱之為“氧固定學(xué)說”。氧效應(yīng)就是氧在放射線和生物體相互作用中所起的影響。

⒉乏氧細(xì)胞的再氧合

實(shí)驗(yàn)表明，直徑<1cm的腫瘤是充分氧合的，超過這個(gè)大小就會(huì)出現(xiàn)乏氧。如果用大劑量單次照射，腫瘤內(nèi)大多數(shù)放射敏感的氧合好的細(xì)胞將被殺死，剩下的那些活細(xì)胞是乏氧的。因此，照射后即刻的乏氧分?jǐn)?shù)將會(huì)接近100％，然后逐漸下降并接近初始值，這種現(xiàn)象稱為再氧合。

⒊氧效應(yīng)對(duì)細(xì)胞存活曲線的影響

大劑量分次照射氧合好的細(xì)胞和乏氧細(xì)胞的效應(yīng)。如果沒有再氧合的發(fā)生，則每分次劑量照射后只能期望殺死極小數(shù)量的乏氧細(xì)胞。存活曲線區(qū)域平坦。在療程后期，乏氧細(xì)胞群體的效應(yīng)將占主要地位。如果分次間有氧合發(fā)生，則放射對(duì)初始乏氧細(xì)胞的殺滅作用會(huì)增大，從而使乏氧細(xì)胞的負(fù)面效應(yīng)減少。

⒋氧增強(qiáng)比（oxygenenhancementratio，oer）

⑴定義：在缺氧條件下，引起一定效應(yīng)所需放射劑量與有氧條件下引起同樣效應(yīng)所需放射劑量的比值，常用來衡量氧效應(yīng)的大小。

⑵不同射線的oer值

低let射線：有氧條件下放射損傷嚴(yán)重，反之則損傷較輕。如：x射線、γ射線的oer值一般為2.5～3。

高let射線：放射敏感性對(duì)細(xì)胞中含氧狀態(tài)的依賴性較小。

如：α粒子oer為1，即沒有氧效應(yīng)。

㈣再增殖或再群體化(regeneration)

1.正常組織

損傷之后，組織的干細(xì)胞及子代細(xì)胞在機(jī)體調(diào)節(jié)機(jī)制作用下，增殖、分化、恢復(fù)組織原來形態(tài)的過程稱做再群體化。

⒉腫瘤組織

照射后可啟動(dòng)腫瘤內(nèi)存活的克隆源細(xì)胞，使之比照射或用藥以前分裂更快，稱為加速再群體化。換言之，臨床進(jìn)行分次照射時(shí)，每次照射劑量不可能達(dá)到破壞全部腫瘤細(xì)胞的目的，在此期間，腫瘤細(xì)胞的再生或再群體化是不可避免的。

㈤內(nèi)在敏感性(intrinsicradio-sensitivity)

不同細(xì)胞照射后細(xì)胞存活比例不同，尤其在低劑量率時(shí)更加明顯。這些反映出其內(nèi)在的敏感性有差異。

三、放射增敏△

㈠放射源的選擇

理想的劑量分別應(yīng)該是放射線能在腫瘤深度達(dá)到高劑量，而在腫瘤前后的正常組織劑量較低，旁向散射較少。

γ射線、x射線：合理射野后腫瘤前后組織仍受到較大劑量的照射。

醫(yī)用加速器電子束：治療表現(xiàn)部位的腫瘤而保護(hù)腫瘤后面的正常組織。

高let射線：腫瘤前后的正常組織受量均相對(duì)較低。

㈡選擇合適的劑量

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