2) тормозная способность
3) пик Брэгга (+)
4) фотоэффект
Пик Брэгга — это выраженный максимум линейной передачи энергии, возникающий в конце пробега тяжёлой заряженной частицы в веществе. По мере замедления протона или иона возрастает вероятность его электромагнитного взаимодействия с электронами атомов среды, поэтому удельные энергетические потери на единицу длины пути резко увеличиваются непосредственно перед полной остановкой частицы. После достижения максимума поглощённая доза быстро снижается, поскольку первичная частица практически прекращает движение.
Это явление имеет принципиальное значение для протонной и ионной лучевой терапии. Энергия пучка определяет глубину расположения максимума дозы, что позволяет сформировать пик Брэгга внутри опухоли и уменьшить облучение тканей, расположенных перед ней и особенно за её дистальной границей. Для охвата всего объёма новообразования пики частиц различных энергий суммируют, формируя протяжённый, или модулированный, пик Брэгга — spread-out Bragg peak.
| Понятие | Физическая характеристика | Значение для радиотерапии |
|---|---|---|
| Входная доза | Умеренное энерговыделение на начальном участке траектории частицы | Снижает нагрузку на поверхностные и промежуточные нормальные ткани по сравнению с фотонным пучком |
| Плато | Относительно небольшие и постепенно возрастающие потери энергии до конечного участка пробега | Предшествует зоне максимального дозового отложения |
| Пик Брэгга | Резкое увеличение линейной передачи энергии перед остановкой частицы | Позволяет локализовать максимальную дозу на заданной глубине |
| Дистальный спад | Быстрое уменьшение дозы за пределами пробега первичных частиц | Обеспечивает защиту критических органов, расположенных позади опухоли |
| Модулированный пик Брэгга | Суммирование нескольких пиков, соответствующих различным энергиям частиц | Создаёт равномерное дозовое распределение по всей глубине мишени |
| Тормозная способность | Средняя потеря энергии частицей на единицу пройденного пути | Физическая величина, изменение которой формирует пик, но не является названием самого максимума |
| Фотонное излучение | Характеризуется постепенным ослаблением пучка без конечного пика пробега | Имеет заметную выходную дозу за опухолью, в отличие от протонных и ионных пучков |
Положение пика зависит от начальной энергии частицы и плотности тканей на пути пучка. Поэтому при планировании лечения учитывают анатомическую неоднородность, дыхательные движения, изменения объёма опухоли и погрешности укладки пациента. Наиболее важным преимуществом тяжёлых заряженных частиц является высокая конформность дозового распределения и уменьшение интегральной дозы нормальным тканям. Особенно значим этот эффект при лечении опухолей, расположенных рядом с радиочувствительными критическими структурами.