图像引导放射治疗(Image Guided Radiotherapy, IGRT)是目前最先进的肿瘤放疗技术,具有广阔应用前景和价值。该方法在摆位时采集图像或其他信号,对病人病灶部位进行精确定位。目前主流采集图像或其他信号的方式为以低剂量水平的X射线进行成像,此方法在精确定位、提高疗效的同时,所采用的低剂量辐射成像的图像引导放射治疗也为病人带来额外的辐射,带来潜在的损伤风险。同时,低剂量的照射可能激发肿瘤的保护机制,使辐射敏感性下降。本研究针对图像引导放射治疗的新型放疗模式,对其相关的辐射生物学效应展开实验研究与探讨。IGRT最普及的成像方式为低剂量的X射线成像,本文对临床应用最为广泛的锥形束CT扫描成像(Cone Beam CT,CBCT)技术下正常人胚肺细胞MRC-5的生物学效应进行研究,以微核和DNA双链断裂为生物学检验终点。研究发现,仅单次的CBCT照射已经能够引发肺细胞中DNA的断裂,且连续三天(每天一次)进行CBCT照射时细胞的微核形成率已接近于直接接受0.5Gy照射的水平。针对IGRT特殊照射模式,即先以低剂量成像定位,再给予大剂量照射的模式,本文对此方法是否会引发肿瘤组织的保护机制,造成适应性效应,从而降低肿瘤的疗效进行了研究。以肺癌细胞A549细胞周期分布和细胞凋亡率为生物检验点,结果与未受照细胞相比,未检测到有显著细胞周期与细胞凋亡率改变。本文同时对放射治疗中正常组织或靶区所受到辐射所造成的二重癌风险进行了评估。以FDS团队自主研发的精确放射治疗系统ARTS计算的正常组织或器官在疗程中所遭受的辐射剂量,评估了真实胰腺癌病人的二重癌风险,并基于此结果对临床治疗计划进行了评估。以上研究为临床IGRT实施过程中成像手段运用的价值考量提供了生物学实验数据,发展出基于二重癌风险估计的计划评估方法。