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目的:回顾性分析单次大剂量放疗模式临床治疗效果。继而从细胞和裸鼠动物模型水平,研究比较不同单次剂量X射线照射后肿瘤细胞的凋亡坏死、DNA损伤和细胞周期的变化,揭示并验证此模式的生物学改变机理。方法:（1）回顾性分析我院2006年8月1日～2007年8月1日射波刀放疗的资料完整的脑转移40例。共治疗脑转移病灶68个,最大直径0.4—7.5cm,平均1.88cm。治疗采用射波刀技术,部分病例曾行全脑放疗。所有病例均随访3-15个月以上。分析症状改善率、局部控制率、生存率和复发病灶相关因素。（2）培养建立人胰腺癌细胞系MIA PaCa-2离体细胞系,分组（0、2、5、10、17Gy）。医用加速器6MV-X线行细胞单次照射。照射后流式细胞仪检测细胞凋亡,细胞周期的变化;DNA片段分析（DNA ladder）定性分析DNA损伤程度;Comet分析定量检测DNA损伤。（3）将培养的人胰腺癌细胞系MIA PaCa-2接种于裸鼠右下肢大腿外侧皮下建立移植瘤模型。至移植瘤平均直径达10mm左右时随机分组固定,每组8只,清醒状态下进行单次照射（0GY、2GY、5GY、10GY、17GY、25GY、35GY）。每组二只即时处死,取移植瘤作组织学切片观察。其余6只照射后继续饲养,观察肿瘤体积变化,绘制肿瘤生长延缓曲线,计算肿瘤生长延缓时间。结果:（1）射波刀治疗脑转移瘤症状改善有效率、三个月局部控制率、治疗有效率、三个月生存率和1年生存率分为90.00%（36/40）、69.12%（53/68）、94.12%（64/68）、100%（40/40）、88.89%（24/27）。新发病灶占所有病例数的35.00%（14/40）,与治疗方式、是否全脑放疗、放疗剂量无关。（2）X射线照射后MIA PaCa-2胰腺癌细胞随剂量增加表现坏死明显,形态学改变以肿胀为基础:在低剂量组,以X射线照射MIA PaCa-2胰腺癌细胞可建立理想的射线诱导的呈剂量依赖性的细胞凋亡与坏死模型,X射线照射可引起该细胞系G2/M期阻滞,符合传统放射生物学概念;单次高剂量照射后细胞凋亡和G2/M期阻峰值出现早而明显,周期阻滞晚于凋亡峰值。不同单次剂量X线照射后量化细胞DNA损伤呈剂量依赖性,以10Gy最明显;随着放射剂量的增加,从单一的DNA电泳带,到出现多条典型的梯状图谱,以10Gy最明显。随着剂量进一步增加,出现模糊的无规律电泳梯带。单次超过10GY照射,细胞死亡方式以胀亡为主。（3）单次10GY以上的剂量表现了很好的生物学效应,组织学显示随剂量提高由凋亡向大片坏死的转化。随着单次照射剂量的提高,动物瘤体表面皮肤反应逐步加重,以湿性反应为主,出现黄色渗液。2、5GY组仅是肿瘤生长速率减缓1-2周。照射后第2周开始,对照组、2GY照射组和5GY照射组具有相似效应,肿瘤体积增大生长,而其它组肿瘤体积缩小,这种差异表现具有统计学意义。以10GY照射组为分界,肿瘤生长明显延迟,生长延缓效应与照射剂量明显相关。10GY组肿瘤缩小后恢复至原体积的延缓时间约为3周,17GY组则延长至6周,25、35GY组延缓时间更长。结论:单次大剂量放射治疗模式表现出良好的临床效果。不同单次剂量X线照射后MIA PaCa-2胰腺癌细胞损伤呈剂量依赖性,单次超过10GY照射,细胞死亡以胀亡为主。移植瘤照射后,以10GY照射组为分界,肿瘤生长明显延迟,生长延缓效应与照射剂量明显相关。25GY剂量单次照射达到临床治愈效果,推荐作为临床治愈剂量。射波刀成为短疗程单次高剂量放疗模式的最佳执行者。