2) рентгеновское излучение
3) фотонное излучение
4) пучки электронов
Редкоионизирующее излучение характеризуется низкой линейной передачей энергии (ЛПЭ, LET): энергия передаётся тканям относительно равномерно ионизациями, расположенными на значительном расстоянии друг от друга. К этой группе относят рентгеновское и другое фотонное излучение, а также электронные пучки. Фотонные кванты ионизируют вещество преимущественно опосредованно, формируя вторичные электроны, тогда как электроны вызывают ионизацию непосредственно, но обычно с низкой плотностью ионизационных событий вдоль трека.
Нейтроны не имеют электрического заряда и не вызывают значительной прямой ионизации. При взаимодействии с ядрами тканей они образуют вторичные заряженные частицы — протоны отдачи, ядра отдачи, альфа-частицы и другие продукты ядерных реакций. Эти частицы создают локальные кластеры ионизации с высокой ЛПЭ, поэтому нейтронное излучение в принятой радиобиологической классификации относят к плотноионизирующему, а не к редкоионизирующему.
Высокая ЛПЭ нейтронного излучения обусловливает более сложные и трудно репарируемые повреждения ДНК, включая кластерные разрывы и двунитевые разрывы. Для такого излучения характерны повышенная относительная биологическая эффективность (ОБЭ, RBE) и меньшая зависимость биологического эффекта от кислородного усиления по сравнению с фотонным воздействием. Поэтому именно нейтронные пучки являются правильным исключением из перечисления редкоионизирующих видов излучения.
| Вид излучения | Механизм ионизации | Типичная ЛПЭ | Характер повреждения ДНК | Радиобиологическая особенность |
|---|---|---|---|---|
| Рентгеновское излучение | Опосредованная ионизация вторичными электронами | Низкая | Преимущественно разобщённые повреждения, часть из которых репарируется | Типичный представитель редкоионизирующего излучения |
| Фотонное излучение | Фотоэффект, комптоновское рассеяние и образование вторичных электронов | Низкая | Повреждения распределены относительно редко | Выраженная зависимость эффекта от кислорода |
| Пучки электронов | Прямая ионизация атомов и молекул среды | Низкая | Преимущественно одиночные ионизации с меньшей плотностью | Редкоионизирующее излучение; применяется, в частности, для поверхностной лучевой терапии |
| Пучки нейтронов | Ядерные взаимодействия с образованием протонов отдачи и других заряженных частиц | Высокая для вторичных частиц | Кластерные повреждения и сложные двунитевые разрывы ДНК | Плотноионизирующее излучение с повышенной ОБЭ |
| Протонные пучки | Прямая ионизация; максимальное энерговыделение в области пика Брэгга | Низкая или умеренная, возрастает к концу пробега | Плотность повреждений увеличивается в дистальной части пробега | Основное преимущество — дозное распределение, а не исключительно высокая ЛПЭ |
| Альфа-частицы и тяжёлые ионы | Прямая интенсивная ионизация вдоль короткого трека | Высокая | Плотные кластеры повреждений и сложные разрывы ДНК | Классические представители плотноионизирующего излучения |
Граница между редко- и плотноионизирующим воздействием определяется не только названием источника, но и энергией, спектром вторичных частиц и их ЛПЭ. Для нейтронов принципиально важно учитывать, что биологический эффект формируют главным образом не сами нейтроны, а продукты их взаимодействия с ядрами тканей. В радиотерапии это отражается использованием повышающих коэффициентов ОБЭ и специальных факторов клинической дозиметрии. При оценке риска необходимо учитывать также дозу, фракционирование, состав тканей и радиочувствительность опухоли.