X射線在介質中的反應和劑量分布

X射線生存曲線的參數、飽和值與假定的細胞質的分靶大小有關。重要的是，X射線和離子的生物效應的差異，是由不同的微觀能量沉積格式所引起的。每個粒子的示跡是由源自電離事件中，發射的8-電子所形成的徑向劑量分布所決定。生物效應就是從示跡在靶上的幾何重疊中計算出來的。對于相同的吸收劑量，電子從離子得到的微觀反應是和微觀反應是一樣的。

出國就醫服務機構愛諾美康介紹到，X射線在介質中的反應和劑量空間，分布這兩方面知識結合后，產生一個環繞帶電粒子路徑的反應的空間分布。示跡結構理論只假定X射線，在介質中的反應僅含有起伏和靶的性質這兩種因素，忽略了能量損失的翔實的機制，避開了需明白的有關能量沉積波動的知識。不同類型的照射產生不同的效率完全是由不同的能量沉積模式引起的。總之，能量在空間上的沉積越集中，單位劑量的照射效率越髙。對一個給定的粒子，LET的增加引起RBE的增大，后達到大值后又下降。

這種計算對于計算相對RBE值是有用的，比較不同束流特性的RBE。然而在計算絕對RBE值時，估計就有很大的不確定因素，特別是計算在活體內的RBE絕對值。對一個有足夠大的組織和LET值的樣本，生物模型的輸人數據（如a值和p值或組織的n和值）是未知的。因此，相對于在所需信任度之內計算RBE的能力來看，質子治療中的RBE變化還算是小的。

誠然，采用一個通用RBE值而忽略RBE的變化在質子治療中并非佳。若此方法用于較重離子，其后果會更嚴重。在重離子治療時，組織劑量和LET之間的依賴關系需要包含在治療計劃內。特別要考慮的是，與LET的依賴關系會實質性地改變SOBP內的RBE。因此，傳遞到靶區的物理劑量分布可不再是均勻的。至于重離子的二次粒子會影響照射區的邊沿部分，會使RBE計算更復雜化。每一種粒子有一種不同的示跡結構，從而也有一種不同的能量沉積格式。

計算重離子照射治療中的RBE，也可以應用示跡結構方法。由于這些計算的復雜性和缺乏足夠的生物數據，因此在臨床治療中習慣用近似法。治療計劃要采用迭代優化算法進行多次計算。在每次循環步驟中，由于RBE和粒子通量、局部劑量有關，所以都要計算RBE分布。

從以上可知，由于生物優化過程十分費時，所以必須用近似法。例如RBE和組織有依賴關系，在臨床實踐中，計算往往基于其組織特性，該特性以ot/B比值代表。在o51由于光子照身才后的細胞反應數據太少，碳離子用的生物治療計劃,是基于正常腦組織中的終點后效應的a/p比值。這樣做的合理性在于，環繞正常腦組織的容許劑量限制了腫瘤的規定劑量上限值。低劑量照射和質量因子，在粒子束流的放療計劃中使用了RBE的概念。在低劑量（<?0.1Gy）情況下，由于缺少實驗數據和閾效應的概率，因此難以確定正確的RBE值。

出國就醫服務機構愛諾美康介紹到，根據國際放射線防護委員會（ICRP）的建議，低劑量效應通常可用照射質量和權重因子來量化。放射治療計劃的目的是設計出束流特性、照射野數目、每次照射的劑量和排列次序（動態或靜態）、總劑量和全部時間等數據，以使在計劃的高劑量治療體積以外的組織，受照劑量及損傷危險小。通過原子和核子的相互作用，在重離子的主束流路徑中會產生次級粒子，例如中子。中子還可能把能量從相互作用點，即從計劃治療區帶走。推薦一個作為中子能量函數的ICRP-60中子照射權重因子。

需要關注這個中子的高質量因子，因為它存在晚期放射性損傷的風險，尤其是放射誘發的癌癥。根據遭受原子彈輻射的幸存者資料統計數據，是評估放射危害的“金標準”，過去也曾用它來評估發展成為癌的風險。放射暴露引發致死性腫瘤的總體風險，假定是在劑量0.1?2.5Gy射程內與劑量成線性正比關系。在此射程以外則難以確定；若從此點再假定在劑量<0.1Gy時仍用線性劑量反應關系，這還是合理的。