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模拟IMRT模式的生物效应研究初探
目的模拟临床调强适形放疗的照射模式对人大肠癌细胞系HT-29进行生物效应变化的初步研究.方法采用指数生长期的HT-29细胞制成单细胞悬液,于接种后12 h内进行不同模式和剂量的照射.分成3个照射组:(1)急速照射组(包括0、1、2、3、5、7、10Gy共7个剂量点),剂量点的照射完成时间为0～5 min,剂量率为6 Gy/min;(2)IMRT照射模式组(包括15 min完成照射组及30min完成照射组),剂量率同上,每组所含照射剂量点同急速照射组,其中15min和30min照射组指各剂量点完成照射时间分别是15 min和30min.采用成克隆分析法计算存活分数,运用多靶单击数学模型拟合曲线,求出Do、Dq等参数值.结果急速照射组、15 min照射组和30 min照射组的Dq值分别为1.54、1.74和1.72Gy;Do值分别为0.82、0.89和1.00Gy;SF2分别为0.448、0.548和0.558.结论 IMRT模式下随分次照射时间的延长,相对剂量率降低,从而导致生物效应下降.
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紫杉醇联合放射线照射对肺腺癌细胞放射增敏作用的研究
目的 探讨化疗药紫杉醇是否对肺腺癌A973细胞有放射增敏作用.方法 取指数生长期的人肺腺癌细胞A973,采用成克隆分析法检测紫杉醇毒性,确定IC10、IC50和IC90剂量作为药物浓度.分析照射前后紫杉醇IC10、IC50和IC90浓度下作用24 h,照射剂分别为0、1、2、4、6、8、10 Gy时的细胞存活分数,并用多靶单击模型拟合细胞存活曲线.采用流式细胞术分析不同浓度紫杉醇作用0、2、4、6、10、18、24 h,A973细胞周期分布变化.结果 紫杉醇对A973细胞的IC10、IC50和IC90剂量分别为0.5、2.6和8.7 nmol/L.IC10剂量紫杉醇照前给药增敏比为0.97(D0值比)、1.01(D0值比)、1.00(SF2值比),照后给药为0.97、1.02、1.02;IC50剂量照前给药为1.06、129.00、2.61,照后给药为0.94、129.00、2.14;IC90剂量照前给药为1.00、120.00、2.09,照后给药为0.98、120.00、2.09.IC10剂量紫杉醇对A973细胞无明显的G2+M期阻滞作用,而IC50和IC90剂量紫杉醇分别于2和18 h将A973细胞阻滞在G2+M期.结论 紫杉醇对肺腺癌细胞A973产生明显的放射增敏作用,且照射前后给药均有相似的增敏作用,中高浓度剂量联合小剂量X线照射增敏效果好.
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一种量化分析放射生物响应的新型数学模型
目的 提出适合临床常规分割分次放疗应用的肿瘤体积变化简捷模型,为临床肿瘤治疗过程中治疗方案的设计调整、治疗效果的预估评价提供参考信息.方法采用综合了乏氧、DNA单链损伤、潜在致死损伤等因素的修正因子结合传统细胞存活曲线模型建立新模型,以实现对传统细胞存活曲线的完善;在Chvetsov等提出的四级细胞增殖模型中去除不便于临床获取的肿瘤乏氧率和再氧合率,使模型更加简捷、更具临床实用性;采用取自郑传城等已经发表的对肺癌和宫颈癌病人在肿瘤常规分割分次放疗中体积变化研究的9例临床数据对新模型的有效性进行验证.结果 在9例临床数据中该模型能够较好地拟合6例病人的实际测量数据,相关指数R2均大于传统模型拟合的相关指数R20.结论 基于四级细胞增殖模型,本文提出了一个更加适合实际应用的细胞存活曲线新模型,以便更好地模拟常规分割分次放疗过程中肿瘤体积的变化.该新模型对进一步的放射生物学研究以及临床肿瘤的个性化治疗具有较好的参考价值.
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SHG-44胶质瘤细胞辐射敏感性的测定与实验方法的筛选研究
目的以平板集落形成试验等方法观察人脑胶质瘤SHG-44细胞的辐射敏感特性,并比较细胞存活曲线拟合的回归效果.方法设实验组和对照组,实验组的吸收剂量分别为0.5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12和13 Gy 14个剂量点,每点设6个平行样本.以60Co γ射线照射,吸收剂量率为2.0 Gy/min,实验重复3次,数据取平均值.结果 SHG-44细胞的SF2为86.96%,D-2为17.85 Gy,其他辐射敏感性指标D\-0、D\-q、α/β分别为3.20,2.35和16.98 Gy.该细胞存活曲线低剂量区存在一个较窄的"肩段",其倾斜度并非陡峭(1/D\-0=0.32).吸收剂量>10 Gy存活率下降较为明显.筛选配比试验分析3H-TdR掺入法的灵敏度为88.5%、特异度为90.0%,但其漏判率和误判率较高均为10%左右.MTT比色法灵敏度为94.2%,但其特异度较差为75.0%,误判率高达25.0%.结论人脑胶质瘤SHG-44细胞具有一定程度的辐射抗性.CFA方法准确、稳定性较好,并且由其拟合的细胞存活曲线效果较佳(Q=0.007,F=4.56,P<0.01).
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模拟多野三维适形放疗对人HeLa细胞生物效应的研究
目的:探讨多个照射野三维适形放疗模式对人宫颈癌细胞系HeLa细胞的生物效应.方法:采用指数生长期HeLa细胞制成单细胞悬液,接种后24h内分成3组:(1)空白对照组,细胞不进行照射,接种后直接置孵箱培养,待测.(2)急速照射组,包括1、2、4、6、8、10Gy共6个剂量点,每个剂量点的照射完成时间为1～2min.(3)模拟适形放疗照射模式组,每组所含照射剂量点同急速照射组,每个剂量点的照射完成时间为10 min,各组剂量率为3Gy/min.采用成克隆分析法计算存活分数,绘制细胞存活曲线,用多靶单击数学模型拟和曲线,求出平均致死剂量Do、准阈剂量Dq等参数值.结果:急速照射组、10 min照射组的照射2 Gy的细胞存活分数SF2分别为0.675、0.761,Dq值分别为1.682 Gy、2.136 Gy,Do值分别为1.685 Gy、1.832 Gy.结论:多个照射野三维适形放疗模式下随分次照射时间的延长,相对剂量率降低,细胞的生物效应下降.
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肺腺癌细胞株SPC-A-1细胞存活曲线参数的测定
目的:测定肺腺癌细胞株SPC-A-1细胞存活曲线参数.方法:将细胞分为单纯放射组和放射合并加热组,单纯放射组分别给予高能X线2、4、6、8 Gy单剂量照射,放射合并加热组除给予相同剂量照射外,还于照射结束后立即加热,41.5℃,1 h.集落形成率实验检测两组细胞在不同情况下的细胞存活分数,分别根据多靶单击模型和线形二次模型拟合绘制细胞存活曲线,求出 D0、Dq及α/β比等细胞存活曲线参数,并获得照射2 Gy时的存活分数SF2.结果:多靶单击模型中,单纯放射组细胞的D0、Dq值分别为1.693、2.453 Gy,放射+加热组D0、Dq值分别为1.390、1.426 Gy,SF2值南0.793降为0.532;线形二次模型中,细胞的α/β值由0.992 Gy增至7.725 Gy,SF2值则由0.743降为0.459.结论:尽管加热可以提高肺腺癌细胞株SPC-A-1的放射敏感性,但D0及SF2的值表明其对放射仍较抗拒.
关键词： 肺腺癌细胞株/肿瘤放射治疗学 细胞存活曲线 放射敏感性 -
鼻咽鳞癌CNE1、CNE2细胞系IMRT模式离体照射生物效应研究
目的 观察适形调强放射治疗(IMRT)模式单次剂量输出时间延长对鼻咽鳞癌CNE1、CNE2细胞放射生物效应的影响,以便为临床制定个体化IMRT计划提供一些理论依据.方法 分别急速照射指数生长期的CNE1细胞、CNE2细胞9个剂量点,采用克隆分析法计算细胞存活分数,运用单靶多击和线性二次方程数学(LQ)模型拟合曲线,求出2种细胞放射生物学参数.将指数生长期的CNE-1细胞、CNE-2细胞分成3个组:[1] EBRT组;[2] IMRT模式15 min照射组;[3] IMRT模式30 min照射组(单次剂量输出时间延长至15 min和30 min).每组照射总剂量为6 Gy,1次/天,2 Gy/次,连续照射3天,采用克隆分析法计算细胞的存活分数.结果 急速照射1次后的各点细胞存活率以单靶多击模型拟合曲线,得出CNE1细胞D0值为0.88 Gy, Dq值为0.47 Gy, N值为3.5, CNE2细胞DO值0.60 Gy, Dq值为0.36 Gy, N值为4.0;以LQ模型拟合曲线,得出CNE1细胞α值为0.16 Gy-1,β值为0.089 Gy-2,α/β值为1.8 Gy, CNE2细胞α值为0.97 Gy-1,β值为0.086 Gy-2,α/β值为11.3 Gy.CNEl细胞EBRT组细胞存活率为7.21%,IMRT模式15 min照射组为8.85%,IMRT模式30 min照射组为9.92%,IMRT模式组随着单次剂量时间延长到15 min和30 min,细胞存活率较EBRT组明显增加,t检验有显著差异(P<0.05).CNE2细胞EBRT组为0.190%, IMRT模式15 min照射组为0.204%,IMRT模式30 min照射组细胞存活率为0.207%,t检验无显著差异(P>0.05).结论 鼻咽高分化鳞癌CNE1细胞具有较低的α/β值及较大的D0、Dq值,相对于鼻咽低分化鳞癌CNE2细胞具有较强的亚致死性修复(SLDR)能力.SLDR能力在单次剂量延长的放疗中对细胞存活起重要作用.IMRT模式单次剂量输出时间延长将使CNE1细胞存活率增加明显,而CNE2细胞增加不明显.
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不同癌细胞株放射敏感性与端粒长度的关系
目的:研究人类不同癌细胞株放射敏感性与端粒长度的关系,寻求放射敏感性预测的可行指标.方法:以不同层次的人类癌细胞株为实验对象,既包括鳞癌(Hep-2)、腺癌(ZR-75-30、MCF-7、MDA-MB-435S、T-47-D、F539-1590)、胶质瘤U251,又含有同一病理类型的不同亚株(5种不同的乳腺癌细胞株),还包括辐射诱导建立的放射抗拒细胞株(Hep-2R),用克隆形成实验拟合细胞存活曲线测定8株细胞的放射生物学参数,Southern blotting法测量各细胞株的端粒限制片断长度(TRF),分析放射敏感性与端粒限制片断长度的关系.结果:8株细胞的放射敏感性各不相同,Hep-2(人喉鳞癌细胞株)的SF2=0.414 8,U251(人恶性胶质瘤细胞株)的SF2=0.752 0,腺癌细胞株介于二者之间;端粒长度在放射抗拒细胞株Hep-2R中达11.12kb,数倍长于鳞癌亲本株或腺癌细胞株.端粒长度与放射敏感性参数SF2(r=0.786,P＜0.05)、D0(r=0.905,P＜0.01)均成正相关关系.结论:端粒长度与人癌细胞株的放射敏感性描述参数SF2、D0成正相关关系,故端粒长度与人癌细胞株的放射敏感性成负相关关系,它可以作为放射敏感性预测指标之一.
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Origin和SigmaPlot拟合细胞存活曲线效果的比较
目的 考察Origin和SigmaPlot软件对人食管癌细胞系EC9706照射后细胞存活曲线的拟合效果.方法 分别用Origin和SigmaPlot软件的曲线拟合功能对人食管癌细胞系EC9706的细胞存活曲线进行多靶单击模型、线性二次模型的曲线拟合,并比较两种软件的拟合效果.结果 两种软件以上述两种数学模型拟合的细胞存活曲线都有意义,其决定系数均大于0.95.结论 Origin和SigmaPlot软件拟合细胞存活曲线的效果高度一致,是放射生物学拟合细胞存活曲线的有效方法.
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不同剂量分割模式照射 Eca109细胞死亡方式与毒性的初步研究
目的：通过模拟不同剂量分割方式照射食管癌细胞 Eca109观察比较各组别细胞死亡方式及细胞毒效应的差异，尝试为临床食管癌非常规分割放疗提供潜在的理论依据。方法：设计具有相同 BED 的4种剂量分割模式：超分割组（1）、常规分割组（2）、大分割组（3）、大分割组（7），照射处于指数生长期的 Eca109细胞后，进行 Hoechst 33258免疫荧光染色观察细胞形态，通过 CCK-8实验绘制细胞存活曲线。结果：Hoechst 33258染色观察细胞形态学变化：超分割组（1）受照射细胞中54．9％呈“凋亡样坏死”状态；常规分割组（2）50．5％的细胞呈“胀亡样坏死”状态，而30．3％的细胞呈凋亡样坏死状态；大分割组（3）受照射细胞中72．1％呈胀亡样坏死状态，19．2％呈凋亡样坏死状态；大分割组（7）受照射细胞中53．6％呈胀亡样坏死状态，7．1％呈凋亡样坏死状态。CCK-8检测各组细胞吸光度值（OD 值），绘制存活曲线，常规分割组（2）、大分割组（3）与大分割组（7）在模拟照射结束后第1、4、7、10天进行比较，吸光度值均无显著性差异（P ＞0.05）。超分割组（1）在第1、4、10天吸光度值均显著低于其他模拟照射组（P ＜0．05）。在第7天时，各模拟照射组吸光度值均无显著性差异（P ＞0．05）。结论：超分割照射 Eca109细胞大部表现为凋亡样坏死，大分割照射大部分表现为胀亡样坏死。在食管癌的治疗中，超分割放疗较其他剂量分割模式有更好的肿瘤控制率可能与这种死亡方式的差异有关。
