Относительная биологическая эффективность

Физической величиной, отражающей микроскопическое пространственное распределение переданной энергии, может служить линейная передача энергии (ЛПЭ)[48]. Эта величина используется в эквидозиметрии в качестве основы для оценки «качества» излучения.

Для сравнения биологических эффектов, вызываемых разными видами излучения, введено понятие относительной биологической эффективности (ОБЭ). Численным выражением ОБЭ является коэффициент RBE_T,R[49], равный отношению поглощенной дозы D_T,X образцового излучения, вызывающего определенный биологический эффект в органе T, к поглощенной дозе D_T,R рассматриваемого излучения R, вызывающей такой же биологический эффект:

(5.2)

В качестве образцового принято рентгеновское излучение с граничной энергией 200 кэВ. Относительная биологическая эффективность любого фотонного излучения принимается равной единице. Значение ОБЭ частиц с большим значением ЛПЭ может достигать нескольких десятков.

Многочисленные исследования показали, что при облучении одних и тех же биологических объектов ОБЭ зависит от

- рассматриваемого биологического эффекта;

- рассматриваемого органа;

- дозы и мощности дозы (распределение излучения во времени);

- индивидуальных особенностей объекта;

- вида излучения, его энергии, ЛПЭ и т. д.

На рисунке 5.2 представлена зависимость ОБЭ от ЛПЭ, полученная в радиобиологических экспериментах. Было показано, что для одного и того же биологического эффекта, например, выживаемости определенной доли облученных клеток, ОБЭ различных видов излучений примерно одинакова для излучений с близкими ЛПЭ. Как правило, чем выше ЛПЭ частиц, тем выше его биологическая эффективность. При этом, однако, зависимость коэффициента ОБЭ от ЛПЭ излучения оказалась различной для разных классов эффектов, например, для стохастических и детерминированных эффектов излучения. Последнее обстоятельство фактически сделало невозможным использование одних и тех же коэффициентов ОБЭ и, следовательно, одних и тех же дозиметрических величин для оценки последствий облучения в широком диапазоне доз.

Рис. 5.2. Зависимость ОБЭ от ЛПЭ

Концепция ОБЭ широко используется в определении эквидозиметрических величин, которые применяются в радиоби-ологических моделях оценки риска развития конкретных детерминированных эф-фектов излучения. В таблице 5.1 в качестве примера приведены рекомендуемые значения RBE_T,R, характерные для развития серьезных детерминированных эффектов[50] при внешнем фотонном и нейтронном облучении и внутреннем облучении кишечника и альвеолярного отдела органов дыхания «условного человека».

В случае внешнего облучения человека в полях косвенно ионизирующего излучения ОБЭ зависит только от свойств излучения, а возможным влиянием неоднородности пространственного распределения дозы пренебрегают. В случае внутреннего облучения неоднородность распределения дозы в органе или ткани может играть существенную роль при попадании в организм радионуклидов, испускающих излучение с малым пробегом a- и b-частицы. В этом случае использование средней поглощенной дозы в качестве характеристики облучения проявляется в том, что ОБЭ становится зависимой не только от свойств излучения, но и от свойств облучаемого органа. Например, самопоглощение a-излучения в содержимом кишечника при прохождении радиоактивного вещества через желудочно-кишечный тракт приводит к невозможности развития кишечного синдрома, что отражает нулевое значение ОБЭ, установленное для этого случая.

Таблица 5.1

Рекомендуемые значения коэффициента RBE_T,R, принятые для развития серьезных  детерминированных эффектов[51]