2) менее 1
3) более 10 (+)
4) от 1 до 5
Линейная передача энергии (ЛПЭ) отражает среднее количество энергии, которое ионизирующая частица передаёт веществу на единице длины своего пробега. При значениях ЛПЭ более 10 кэВ/мкм ионизационные события располагаются вдоль трека особенно плотно, поэтому такое излучение относят к плотноионизирующему. К нему прежде всего относятся альфа-частицы, тяжёлые заряженные частицы и вторичные заряженные частицы, возникающие при взаимодействии нейтронов с тканями.
Высокая плотность ионизации приводит к образованию кластерных повреждений ДНК: множественных разрывов цепей, повреждений оснований и нарушений сахарофосфатного остова в пределах небольшого участка молекулы. Такие повреждения хуже поддаются ферментативной репарации, поэтому высоко-ЛПЭ-излучение характеризуется повышенной относительной биологической эффективностью и слабой зависимостью эффекта от концентрации кислорода. В отличие от него фотоны и электроны преимущественно создают разреженные ионизации и относятся к редкоионизирующему излучению с низкой ЛПЭ.
| Характеристика | Редкоионизирующее излучение | Плотноионизирующее излучение |
|---|---|---|
| Линейная передача энергии | Обычно менее 10 кэВ/мкм | Более 10 кэВ/мкм |
| Типичные представители | Рентгеновское и гамма-излучение, электроны | Альфа-частицы, тяжёлые ионы, вторичные частицы при нейтронном облучении |
| Распределение ионизаций | Разреженное вдоль трека | Плотное, с близко расположенными актами ионизации |
| Повреждение ДНК | Преимущественно изолированные повреждения | Сложные кластерные и двунитевые повреждения |
| Возможность репарации | Относительно высокая | Ограниченная из-за сложности повреждений |
| Относительная биологическая эффективность | Обычно невысокая | Повышенная |
| Зависимость от кислорода | Выраженная | Менее выраженная |
ЛПЭ является физической характеристикой качества излучения, но сама по себе не полностью определяет биологический эффект: также учитываются доза, мощность дозы, тип ткани и микроскопическое распределение энергии. Максимальная относительная биологическая эффективность обычно наблюдается при ЛПЭ порядка 100 кэВ/мкм, когда расстояние между ионизациями соответствует размерам молекулы ДНК. При дальнейшем увеличении ЛПЭ часть энергии расходуется избыточно, не приводя к пропорциональному росту биологического повреждения; этот эффект называют перенасыщением. Данные свойства учитываются при радиационной защите и планировании терапии тяжёлыми заряженными частицами.