2) радиоволны и электромагнитные волны
3) ультрафилетовые и инфракрасные
4) редкоионизирующие и плотноионизирующие
Ионизирующее излучение по физической природе подразделяют на электромагнитное и корпускулярное. Электромагнитное излучение представляет собой поток квантов электромагнитного поля — фотонов; к нему относятся рентгеновское и гамма-излучение. Корпускулярное излучение состоит из материальных частиц: электронов, позитронов, альфа-частиц, протонов, нейтронов и ионов более тяжёлых элементов.
Ионизирующее действие возникает при передаче энергии атомам и молекулам с образованием ионных пар и возбуждённых состояний. Заряженные частицы вызывают преимущественно прямую ионизацию вдоль траектории, тогда как фотоны и нейтроны взаимодействуют с веществом опосредованно, формируя вторичные заряженные частицы. Для радиотерапии принципиальны энергия, проникающая способность, линейная передача энергии (ЛПЭ) и относительная биологическая эффективность излучения.
| Вид излучения | Физическая природа | Механизм ионизации | Ключевая характеристика | Применение или значение в радиотерапии |
|---|---|---|---|---|
| Рентгеновское | Электромагнитное, фотонное | Фотоэффект, комптоновское рассеяние, образование вторичных электронов | Проникающая способность определяется энергией фотонов | Дистанционная лучевая терапия, компьютерная томография, рентгенодиагностика |
| Гамма-излучение | Электромагнитное, фотонное | Ионизация преимущественно вторичными электронами | Возникает при переходах ядер из возбуждённого состояния | Брахитерапия и радионуклидные источники, например кобальт-60 |
| Электроны и позитроны | Корпускулярное, заряженные частицы | Прямая кулоновская ионизация и возбуждение атомов | Низкая или промежуточная ЛПЭ; ограниченная глубина пробега | Электронная терапия поверхностных опухолей, бета-терапия |
| Альфа-частицы | Корпускулярное, ядра гелия | Интенсивная прямая ионизация | Высокая ЛПЭ и очень короткий пробег в тканях | Таргетная альфа-терапия; выраженное локальное биологическое действие |
| Протоны | Корпускулярное, положительно заряженные частицы | Прямая ионизация, усиление дозы в области пика Брэгга | Возможность прецизионного распределения дозы по глубине | Протонная терапия при опухолях, критичных к облучению нормальных тканей |
| Нейтроны | Корпускулярное, электрически нейтральные частицы | Ядерные взаимодействия с образованием вторичных заряженных частиц | Косвенная ионизация, относительно высокая биологическая эффективность | Специализированные методы терапии и радиобиологические исследования |
| Тяжёлые ионы | Корпускулярное, ядра углерода и других элементов | Преимущественно прямая ионизация с высокой плотностью энерговыделения | Высокая ЛПЭ и пик Брэгга; выраженный радиобиологический эффект | Ионная терапия, включая углерод-ионную терапию |
Деление на редко- и плотноионизирующее излучение является не классификацией по физической природе, а характеристикой пространственной плотности ионизации, связанной с ЛПЭ. Инфракрасное и радиоволновое излучение относятся к неионизирующему диапазону, а ультрафиолетовое излучение занимает пограничную область: его коротковолновая часть способна ионизировать, но оно не описывает всю совокупность ионизирующих излучений. В клинической практике выбор вида излучения определяют глубиной опухоли, требуемым распределением дозы, радиочувствительностью ткани и необходимостью защиты органов риска. Доза в грэях характеризует поглощённую энергию, а биологический эффект дополнительно зависит от ЛПЭ и относительной биологической эффективности.