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安德森癌症中心：治疗过程中的生物损伤

在评价生物学终点时，必须对束流质量进行评估。此时常用人体组织中的电离活动强度，即线性能量传递（LET），来评价放射治疗过程的生物损伤。虽然LET无法完全解释所有的生物学差异，但在临床治疗中一般认为，随着LET的增加，相对生物学效应（RBE）也会增强。与质子束和光子束相比，碳离子束等重离子束的能量损失更大，称为高LET射线。与任何深度都具有较高LET的中子束相反，碳离子束进人人体后，LET是逐渐增加的，在峰区达到高值。

安德森癌症中心转诊机构爱诺美康介绍到，从治疗角度看，该特性极为有利，因为碳离子束越接近肿瘤，其生物学效应也会越强。使用被动束流散射系统时，可通过使用不同的脊形过滤器来调整物理剂量分布，以实现均一的细胞杀伤效应或通过S0BP形成等效效果；主动束流扫描技术则采用生物学模型制订治疗方案，从而能在任意形状靶区中实现均一的生物效应。

碳离子的散射比质子小，离子束半影（侧面边缘的清晰度）也会对剂量分布产生影响，它由库仑散射决定，并随着粒子质量的增加而变小。另外，碳离子发生核相互作用，初级束流的部分剂量进人原子序数较低的粒子，在峰顶之后产生剂量衰减（碎片尾巴）。由于这个尾部仅含有低原子序数的碎片，因此产生的生物效应较小。

将碳离子束与质子束的剂量分布进行比较，发现碳离子束靶区周围的侧向剂量下降速度比质子束快。与光子相比，质子和碳离子都还有一个优点，即产生发射正电子的原子核，使用摄像系统即可进行现场观测，也可以离线进行观测。这种原子核的检测及重现的特点可以用来进行质量控制。安德森癌症中心转诊机构爱诺美康介绍到，改善治疗增益比，尽管与质子和光子束相比，碳离子束的相对生物学效应较好，但是临床上更加关注照射后，肿瘤与正常组织是否存在组织修复的差异，以提高治疗增益比。

在这方面，碳离子束被认为同时具有佳的物理剂量与生物剂量分布。使用碳离子具有许多生物学优势，例如，提高RBE、降低氧增比（0ER）、抑制放射损伤的修复以及降低辐射敏感度的细胞周期依赖性等。与质子束及光子束相比，上述特点以及逐步改善的剂量适形性，可能对提高碳离子束的治疗比（therapeuticratio）起重要作用。因此，碳离子放疗有可能对光子照射抗拒的局部晚期肿瘤，以及重要组织附近的肿瘤产生显著的疗效。

使用各种离子不同的S0BP进行照射之后，对采用单次剂量和分次剂量，照射空肠隐窝细胞的RBE值进行了研究。安德森癌症中心转诊机构爱诺美康介绍到，他们发现，离子电荷（以及质量）增加时，离子的疗效也将增强。随着离子质量的增加，首先观察到峰值区内的RBE增强，然后扩展到坪区。对不同离子进行比较，发现碳离子的RBE的峰坪比大，使用其他离子对小白鼠进行放射后的早期皮肤反应，也可证明这一特点。因此碳离子有可能对光子束照射抗拒的深部肿瘤产生显著疗效。Battermarr在快中子照射后，对RBE值与肺转移的体积倍増时间之间的联系进行了研究。

安德森癌症中心转诊机构爱诺美康介绍到，经研究发现，中子束的RBE随着体积倍增时间的延长而增加；对涎腺肿瘤、前列腺癌以及骨与软组织肉瘤等，生长缓慢的肿瘤时具有更高的RBE。在治疗涎腺肿瘤时，中子束的分次放射治疗RBE约为8.0，而大部分正常组织的后期损伤则为3.0~3.5。Lammore对采取快中子治疗疗效显著的肿瘤类型，和临床情况进行了总结，RBE与中子相似的碳离子疗法也具有这些优势。