2) невозможность определения конечной длины пробега
3) наличие значимого пика Брэгга
4) слабое отклонение траектории частиц от направления начального пучка
Электроны обладают очень малой массой по сравнению с атомными ядрами и потому при прохождении через биологическую ткань испытывают выраженное многократное кулоновское рассеяние. Взаимодействие с ядрами и электронами атомов приводит к частым изменениям направления движения, формированию широкой латеральной дозовой полутени и заметному отклонению реальной траектории от оси исходного пучка. Поэтому именно сильное рассеяние является характерной особенностью электронного излучения.
Электроны имеют конечный пробег, который можно оценивать по практическому пробегу или глубине падения дозы, однако из-за статистического характера взаимодействий и сложной изогнутой траектории невозможно говорить о единой точно определяемой длине пути для всех частиц. В отличие от протонов и тяжёлых заряженных частиц, электроны не формируют выраженного узкого пика Брэгга: их глубинно-дозовое распределение характеризуется относительно равномерной дозой в поверхностной области, максимумом на небольшой глубине и быстрым спадом за пределами практического пробега.
| Вид излучения | Основной механизм потери энергии | Рассеяние в ткани | Глубинно-дозовое распределение | Практическое значение |
|---|---|---|---|---|
| Электроны | Ионизационные потери и возбуждение атомов; частично тормозное излучение | Сильное многократное кулоновское рассеяние из-за малой массы | Поверхностная доза, неглубокий максимум, быстрый спад после практического пробега | Лечение поверхностных и неглубоко расположенных очагов |
| Фотоны | Комптоновское рассеяние, фотоэффект и образование вторичных электронов | Собственная траектория не имеет конечного пробега; направление первичного пучка сохраняется статистически | Постепенное нарастание дозы до области максимума с последующим экспоненциальным спадом | Облучение глубоко расположенных мишеней |
| Протоны | Преимущественно ионизация и возбуждение атомов среды | Рассеяние меньше, чем у электронов, вследствие большей массы | Выраженный пик Брэгга с резким дистальным спадом | Прецизионное подведение дозы к глубокой мишени |
| Тяжёлые заряженные частицы | Плотная ионизация вдоль траектории | Небольшое боковое рассеяние | Резкий пик Брэгга и высокая линейная передача энергии | Радиобиологически эффективное лечение отдельных опухолей |
| Электронный пучок в неоднородной ткани | Изменение торможения и рассеяния при переходе между средами | Усиление рассеяния вблизи границ плотностей и воздушных полостей | Искажение глубины дозового максимума и дистального спада | Необходима коррекция планирования при сложной анатомии |
| Электронный пучок с болюсом | Дополнительное торможение до входа в ткань | Рассеяние увеличивается в болюсе и поверхностных слоях | Максимум дозы смещается ближе к поверхности | Используется для поверхностного расположения мишени |
Выраженное рассеяние ограничивает геометрическую точность электронного облучения и требует учёта бокового распределения дозы при планировании. Глубина эффективного лечения определяется энергией электронов, а форма поля — аппликатором, коллимацией и особенностями поверхности тела. При наличии воздушных полостей, костных структур или косого входа пучка распределение дозы может существенно отличаться от расчётного в однородной воде. Поэтому электронная терапия наиболее предсказуема при поверхностных мишенях и тщательно контролируемой геометрии облучения.