[輻射生物] 輻射傷害機轉

在輻射生物學裡面, 有一個很重要個概念就是輻射造成的傷害, 應該怎樣來做操作型定義(operational definition), 一般輻射生物的書會分成三種, 以下一一來介紹:

1. lethal damage: 直接導致細胞死亡

2. potential lethal damage: 照射後細胞是否死亡要看照射後的環境, 如果照射後把細胞放在抑制生長的環境, 一段時間後再把細胞種在充滿養分適合生長的培養皿, 則細胞比較不會死亡, 如果直接把照射後的細胞種在充滿養分的培養皿, 則細胞容易死亡, 因為在充滿養分的培養皿, 細胞容易進行分裂, 則損傷就無法修補, 進而死亡!

3. sublethal damage: 如果把劑量拆成兩等分,而且中間隔一段時間, 則存活率會上升! 因為中間間格的時間會進行所謂的sublethal damage repair

了解了輻射傷害的定義後, 在來就是可以針對所謂的劑量率效應(dose-rate effect)來做描述, dose rate effect 的定義是當劑量率位在 1 Gy per minute 到 0.3 Gy per hour 的時候, 且暴露輻射的時間足夠長的時候, sublethal damage repair 的效應會出現, 因此存活率的圖可以看成無數個初始線段做相加! 

這裡可以稍微注意一下劑量率效應在臨床上的應用, 我們一般子宮頸癌近接治療通常是在十分鐘左右給腫瘤的GTV 大概 650cGy, 換算下來大概, 0.65Gy per minute 左右, 因此也會有所謂的劑量率效應(dose-rate effect)

ICRU 38 報告定義 HDR(high dose rate) 必須每分鐘至少給20cGy, 換算下來至少要 12Gy/Hr, HDR 跟LDR相比, 其針對不同cell line 的作用比較一致, 因此臨床上適合用來對付輻射抗性(radio-resistant) 較強的細胞

reference:

1. Radiobiology Eric and Hall 8th  

2. Khan's physics of radiation therapy 6th