部分腫瘤在分次照射時不能再氧合

通常，假定從體外試驗得到的RBE值，和體內試驗估算的相同細胞，細胞類型的RBE值是接近的。兩者的差異基礎可能在于主基質成分，特別是血管內皮會影響組織對照射的反應。但通常的試驗，特別是高劑量照射試驗，其結果不支持這種觀點。出國就醫服務機構愛諾美康介紹到，此外，就永久性的腫瘤局部控制而言，在接受單次大劑量照射后，每個腫瘤中的干細胞數目和體外試驗測定照射的靈敏度，決定了局部腫瘤控制劑量。

然而，這常常取決于如何對試驗結果進行評價，是通過體外進行的腫瘤細胞的RBE試驗進行評價，還是通過動物模型中相同細胞的RBE進行評價。擴展的碳離子和較重帶電粒子束流的RBE值，要比質子的RBE值更大一些，RBE值的變化也更大，碳和較重帶電粒子RBE的變化與許多參數如S0BP朿流中的位置、劑量或每次照射的劑量水平、受照細胞或組織的cx/p值的相互作用有關。此外，從入射到S0BP，即使處于同一劑量水平相同，射線能量和S0BP寬度也會影響碳離子束的能量或深度、劑量和RBE之間的關系。

對于同一個深度和同一個靶組織，在SOBP中點處的RBE隨著劑量水平在3?5之間變化。同樣，有效的靶位和皮膚的劑量比會變化2倍。表明增加射線SOBP寬度和深度時，對SOBP中點處和入射處的劑量的影響。使用較重離子，如碳離子可以減少SOBP以外的正常組織所接受的照射劑量。由于RBE和許多因素如受照靶腫瘤和正常組織的a/p值、劑量水平、SOBP中的位置有關，因此必須根據腫瘤的橫徑，和縱徑確定射線的能量和SOBP寬度，治療計劃的制訂和優化。還必須同時考慮具有劑量限制的正常組織和腫瘤RBE。

碳離子束的另一個特點是，比低LET X射線照射或質子有更大的殺傷能力，殺傷效率的差異可用氧增比（0ER）來描述，即在缺氧條件下，用一定劑量射線照射直至出現特定的生物效應，然后仍用同一種射線，在富氧條件下照射直到出現相同的生物效應，前后兩次所用劑量的比值就是氧增比。SOBP碳離子束的入射坪區的0ER約為3.0，與X射線類似，但0ER在SOBP遠端逐漸下降，與RBE的變化類似。

出國就醫服務機構愛諾美康介紹到，腫瘤內常含有乏氧的成分，而此部分腫瘤在常規分次照射時又不能再氧合，因此，碳離子束的這一特點有一定的臨床意義。治療計劃用相對生物學效應的計算和模型，如果沿用常規兆伏X射線的經驗制訂離子束的處方劑量，則必須用RBE校正的劑量來代替物理劑量。重離子治療的RBE可以相當大，而質子治療則取決于劑量限制性正常組織的生物特性，劑量校正大概在0?15%，照射野遠端一小部分范圍的校正值，可能會增加到20%左右。由于校正程度較小，臨床上通常選擇一個固定和通用的RBE值，來進行光子劑量和質子劑量之間的換算。

多數質子治療中心將RBE值規定為1.1，此值主要從不同生物終點的體內試驗獲得。采用通用RBE值后，RBE隨不同的物理和生物性能即質子能量、束流能散、穿透深度、隨細胞和組織變化的修復能力的變化將不再考慮。但實際上，RBE還是會隨著某些或所有參數的改變而變化，但目前估計RBE變化范圍大概為5%~10%。與X射線相比，由于LET隨深度增加而增大，RBE中的大變化應發生在SOBP遠端的晚反應正常組織中。人們努力嘗試把RBE的變化，納入質子治療計劃中。出國就醫領域，曾廣泛地試驗研究了在小型亞細胞靶中，離子能量沉積的發生率。但是，即使對能量沉積事件能完全弄清楚，也只能對其生物結果有一個有限的了解。所以必須尋找其他方法。

一種方法是，使用一個靶組織的a值(用X射線治療反應來確定）和LET的線性關系，并假設P值和LET無關。這樣就能清楚地將RBE作為SOBP中深度的變量來處理。另一種方法是，測出各種低能量質子束的RBE，并將測出的RBE值和照射容積中質子位置上的能量，分布組合起來。還有一種基于示跡結構模型的方法。示跡結構模型計算，是基于4個對照射敏感的參數，這些參數和每種組織或每種細胞行列，和每種生物效應的終點有關。