2) относительной биологической эффективности
3) линейной потери энергии (+)
4) эквивалентной дозы
Для заряженных частиц коэффициент качества излучения определяется прежде всего линейной передачей энергии (ЛПЭ, LET — linear energy transfer), то есть средней энергией, передаваемой частицей веществу на единицу длины ее трека. Высокая ЛПЭ соответствует плотной ионизации, увеличивает вероятность кластерного повреждения ДНК, двунитевых разрывов и трудно репарируемых хромосомных нарушений. Поэтому с ростом ЛПЭ биологическая эффективность излучения обычно повышается, а коэффициент качества принимает большее значение.
В радиационной защите коэффициент качества является безразмерным множителем, учитывающим различия биологического действия излучений при одинаковой поглощенной дозе. В классическом подходе зависимость коэффициента качества от ЛПЭ задается кусочно: при низких значениях ЛПЭ он близок к единице, в промежуточном диапазоне возрастает, а при очень высокой ЛПЭ рост ограничивается эффектом перенасыщения — дополнительная энергия уже не приводит к пропорциональному увеличению биологического поражения. Следует отличать коэффициент качества от относительной биологической эффективности: RBE — экспериментальное отношение доз сравниваемых излучений для одинакового биологического эффекта, тогда как Q используется как нормативный радиационно-защитный параметр.
Керма характеризует энергию, переданную незаряженным излучением вторичным заряженным частицам в единице массы, и не является показателем плотности ионизации вдоль трека. Эквивалентная доза рассчитывается уже после применения радиационного весового коэффициента к поглощенной дозе и потому не может быть исходным фактором, определяющим этот коэффициент. Таким образом, именно ЛПЭ является физической характеристикой, связывающей свойства заряженной частицы с ожидаемой биологической эффективностью.
| Показатель | Что характеризует | Связь с коэффициентом качества | Единицы измерения |
|---|---|---|---|
| Линейная передача энергии (ЛПЭ, LET) | Среднюю энергию, переданную среде на единицу длины трека заряженной частицы | Основной физический параметр для оценки плотности ионизации и зависимости Q от качества излучения | кэВ/мкм |
| Низкая ЛПЭ | Разреженную ионизацию с преимущественно изолированными повреждениями молекул ДНК | Обычно соответствует коэффициенту качества, близкому к 1 | Низкие значения кэВ/мкм |
| Высокая ЛПЭ | Плотную ионизацию и пространственно-кластерные повреждения ДНК | Как правило, сопровождается увеличением Q и радиобиологической эффективности | Высокие значения кэВ/мкм |
| Относительная биологическая эффективность (RBE) | Экспериментальное сравнение доз различных излучений, вызывающих одинаковый биологический эффект | Связана с ЛПЭ, но зависит также от типа клеток, дозы, мощности дозы и конечной точки исследования; не тождественна Q | Безразмерная величина |
| Керма | Кинетическую энергию, переданную вторичным заряженным частицам незаряженным излучением в единице массы | Не описывает локальную плотность ионизации и непосредственно не определяет Q | Гр |
| Поглощенная доза | Среднюю энергию, поглощенную веществом в единице массы | Определяет количество энергии, но без учета качества излучения; эквивалентная доза получается после радиационного взвешивания | Гр |
| Эквивалентная доза | Поглощенную дозу с учетом радиационного качества излучения | Является результатом применения весового коэффициента, а не причиной его выбора | Зв |
При оценке радиационного риска ЛПЭ особенно важна для альфа-частиц, тяжелых ионов и других плотно ионизирующих компонентов излучения. Для современных расчетов защиты необходимо различать исторический коэффициент качества Q и радиационный весовой коэффициент wR, установленный нормативными рекомендациями для конкретного вида излучения. Несмотря на это различие, общий радиобиологический принцип сохраняется: чем плотнее распределена энергия вдоль трека, тем выше вероятность тяжелого, мало репарируемого повреждения клеток.