细胞及细胞群由于其内外环境的不同，而对放射线的敏感性也不同。

细胞动力学与放射治疗 1953年Howard和Pelc首先将放射自显影的技术引导到细胞生物学的研究中，使人们对分裂细胞的细胞周期有了新的认识。对传统的“间期”细胞可以做更细致的分期，即可分为G₁期、S期、G₂期与M期组成一个完整的细胞周期。细胞在不同细胞周期对放射的敏感性也不同。

细胞增殖周期和放射敏感性的关系 以同样的放射损伤为基础，细胞放射敏感性因细胞类型及细胞所处期别而不同。如放射损伤的标准变了，则一定期细胞的放射敏感性也有所改变。以细胞死亡为损伤标准，大部分哺乳动物细胞都以M期最敏感(图1)。细胞周期各期细胞的氧效应并无差别，各期细胞对X线和中子的放射敏感性亦都以M期最敏感，S期放射敏感性最差，但敏感的程度有所不同。快中子照射时，最敏感期和最抗拒期之间的放射敏感性的差别缩小。一些增殖慢的细胞受照射后，G1期进入S期的速度以及G₂期进入M期的速度，都随剂量的不同而有不同程度的延缓。

图1 中国仓鼠细胞(V79株)周期各期的细胞存活曲线M×2.5虚线为处于乏氧状态下的M期细胞存活曲线

细胞群受照射后的改变 正常细胞群和肿瘤细胞群的反应不同。正常组织放射损伤后，自动稳定控制系统开始起作用，细胞周期缩短，S期的干细胞增加，G₀期细胞参加增殖活动，生长分数(GF)增加，很快就完成正常组织损伤的修补过程。肿瘤细胞群的反应体系既不同于正常细胞群，不同类型肿瘤的反应亦极不相同，没有一致的结论。总之，凡生长速度快、生长分数及细胞更新率高的肿瘤，放射也较敏感。(见下表)各种组织类型的肿瘤虽然增殖动力学有所不同，但生长速度与肿瘤体积的缩小之间却明显相关。所有肿瘤在一次照射后体积缩小，随之而来的是较前更快的生长速度，肿瘤体积重新增大。在分次照射期间及以后，肿瘤反应的差异和肿瘤本身各种动力学的参数有关。

氧效应 细胞内氧张力的改变是影响放射敏感性的主要因素。随着氧张力从零开始增高，放射敏感性逐渐增加。开始时放射敏感性增加的坡度较陡、以后较慢;超过一定值，纯氧至15个大气压后再无多大差别(图2)。但近年根据动物实验结果，有人又提出一个动物体内组织放射敏感性与氧张力的关系(图3)，认为：在氧张力较低时放射敏感性的改变不大，但到一定程度，氧张力的少量变化就能明显改变组织的放射敏感性。在有氧条件及无氧或乏氧条件下照射细胞达到同样效应的剂量比为氧增强比(Oxygen enhancement ratio，OER)。低LET的X线或γ线，OER在2.5～3.0之间;随LET改变，OER也有所改变(图4)。当有氧及乏氧细胞离体存活曲线的外推数基本近似时，可以用D₀的比求OER。但如在有氧及乏氧状况下的两个存活曲线形状非常不一样，即两者的外推数相差相当大，则在不同剂量水平，氧的剂量改善效应是不一样的。如下表所示，氧所以能增加细胞放射敏感性，目前的看法是： 物质吸收放射线产生带电粒子通过生物物质产生电子对，随后产生自由基;这些高度活跃的自由基可使化学键断裂而产生化学改变，并启动一系列变化，最终表现为生物损伤。当有氧存在时，氧和有机自由基R发生作用，产生RO₂(一个有机的过氧化合物)，从而造成受照射物质化学结构的改变。如缺乏氧，则上述最后的反应就无从进行，许多被电离的靶分子能进行修复，或有恢复正常功能的能力。氧在一定意义上起了使放射损伤不能修复的作用。

人体肿瘤细胞动力学参数与放射敏感性的关系

注： 括号内数字为取材的病人数。

倍增时间(Doubling time，DT)： 肿瘤体积增加一倍所需要的时间

标记指数 (Labelling index，LI)： 是用3H-胸腺嘧啶核苷(³H-TDR)标记上的细胞指数

生长分数 (Growth fraction，GF)： 整个细胞群内正在进行增殖活动的细胞比率为

(本表根据LI按Tc/Ts=3计算)

细胞丢失因子(φ)由于各种原因(肿瘤环境影响，肿瘤-宿主关系影响而致细胞死亡及细胞老化、脱落、游走等)而使细胞群内细胞数减少的比率

正常组织φ=100%即增殖率=丢失率

图2 放射敏感性与氧分压关系示意图

图3 动物体内组织敏感性与氧张力关系

图4 不同LET照射离体培养细胞的OER，图内横线为各点的离散度

不同存活水平的OER (Hela细胞300kV X线)

许多肿瘤尤其是鳞癌多长成实体的团块或索条。主要血管包绕在肿瘤外围通过毛细血管长入肿瘤而提供营养及氧。由于肿瘤生长得快，因此，往往造成肿瘤内毛细血管间的距离增大或毛细血管过长以致微动脉的压力相对不足。所以，在较大肿瘤的中心或毛细血管之间，有些肿瘤细胞由于缺乏营养及氧的供应而形成大小不等的坏死灶。氧在组织内的弥散能力大约是100～180μ，如吸入氧气，肿瘤组织比正常组织接受氧慢，需要用加压氧才能提高肿瘤内的氧张力。在坏死区和“健康”繁殖的细胞之间，有一个氧浓度逐渐减少的区域。在这区域内，细胞的氧张力逐渐减低而成为乏氧细胞。有些乏氧细胞的氧张力程度已低到可以保护细胞不受或少受照射的影响，但却还不能影响细胞的生长繁殖能力;于是，这些细胞就成为肿瘤再生长的中心。在临床放射治疗时，这些乏氧细胞可以影响疗效。一般认为，肿瘤的原发灶在放疗后之所以未能被控制，主要是因为有乏氧细胞。

Bergonie-Tribondeau定律 1906年Bergonie及Tribondeau用大鼠研究放射效应时，发现分裂细胞明显受照射的影响，而不分裂细胞则不受损伤，从而提出了Bergonie-Tribondeau定律(简称B-T定律)：当细胞在形态及功能上处于未分化状态时或经常进行多次分裂时，往往对放射敏感，亦即一个组织的放射敏感性与分裂活跃性成正比，与分化程度成反比。近年来的研究对这一定律作了更细致的说明，即决定一个组织放射敏感性的是组织内进行分裂活动细胞多少，而不是组织的不同细胞类型。仅有某些细胞类型例外，如成卵细胞及小淋巴细胞，这两种细胞虽然不分裂，却对射线极为敏感。任何组织只要处于分裂状态的细胞数基本接近时，其放射敏感性即相近似。

肿瘤的放射敏感性 临床实践认为肿瘤细胞群的组织类型是影响肿瘤放射敏感性的重要因素。根据放射敏感程度，可将肿瘤分为几类： ①放射敏感的肿瘤： 淋巴类肿瘤、白血病、精原细胞瘤、肾胚细胞瘤、成神经细胞瘤等。②中度放射敏感的肿瘤： 如人体各部位的鳞状细胞癌。③放射不敏感或敏感性差的肿瘤： 如大多数腺癌。

肿瘤的放射敏感性与细胞的分化程度有关。分化程度越高，放射敏感性愈低。一些细胞高度分化的肿瘤，对放射线不敏感，如纤维肉瘤、骨肉瘤、大多数的神经系统肿瘤、黑色素瘤等。其中个别分化较差的如骨的网状细胞肉瘤、尤文瘤或脑星形细胞瘤Ⅱ、Ⅲ级等，仍可考虑使用放射治疗。另有一些未分化癌放射敏感性也高，局部放射治疗可能有一定作用，但分化差的易出现转移。因此，放射敏感性与放射治愈性并不完全呈正比。

肿瘤的放射敏感性和肿瘤的临床情况及病人的全身情况亦有关： ①肿瘤的临床期别： 早期肿瘤体积小、血运好、乏氧细胞少，放射治疗易予杀灭。晚期肿瘤体积大、瘤内血运差、乏氧细胞多，甚至肿瘤中心有坏死，放射敏感性就差。②肿瘤以往的治疗情况： 曾作过不彻底的放射治疗;或在足够剂量的放射治疗后，出现原位复发;接受过不正确的手术，或进行了多次穿刺，放射敏感性都差。③局部感染影响肿瘤的放射敏感性。④肿瘤生长的部位及形状： “瘤床”位于肌肉以及血运好的部位，其放射敏感性高于血运差而“瘤床”位于脂肪或骨胳者。同一病理类型的肿瘤，由于生长部位不同可有不同的放射敏感性，如面部鳞癌，其放射敏感性高于臀部或四肢的鳞癌。同一部位的肿瘤，如侵犯深层的骨组织或软骨时，就可以从原来对放射敏感转变为对放射抗拒。肿瘤形状方面，外生型比内生型对放射敏感;菜花型、浅表型对放射敏感;结节型及溃疡型，放射治疗有一定效果;浸润型和龟裂型则对放射抗拒。⑤病人的营养状况和有无贫血都能影响肿瘤放疗的疗效。营养状况不好或有贫血的病人，放射敏感性降低。