Antwort auf Frage #11416 Eingereicht bei „Ask the Experts“

Die Konzepte von LET und RBE sind unterschiedlich; Sie sind verwandt, aber nicht immer quantitativ vorhersehbar.
Die LET ist eine physikalische Größe, die die Menge an Energie darstellt, die auf Elektronen pro Einheit der Weglänge übertragen wird, die von geladenen Teilchen durchlaufen wird, die durch radioaktiven Zerfall und / oder durch Strahlungswechselwirkungen in einem bestimmten Material freigesetzt werden. Übliche Abmessungen für LET sind Kiloelektronenvolt pro Mikrometer (keV µm-1), und das interessierende Material ist häufig Weichgewebe, wenn es um die möglichen biologischen Auswirkungen der Strahlung geht.
Die Größe RBE ist insofern ganz anders, als sie das Verhältnis der absorbierten Dosis einer Referenzstrahlung in einem Zielvolumen zur absorbierten Dosis der interessierenden Strahlung in demselben Ziel darstellt, wobei jede Dosis den gleichen Grad an biologischer Wirkung eines bestimmten Typs ergibt. Besorgniserregende Wirkungen können (1) deterministischer Natur sein (nichtstochastische Effekte), wie Kataraktinduktion, bei der eine Schwellendosis erreicht werden muss, bevor der Effekt beobachtet wird; oder (2) stochastischer Natur, wie einige Arten von Krebsinduktion, bei denen angenommen wird, dass die Wahrscheinlichkeit, den Effekt zu beobachten, mit der Dosis ohne erkennbaren Schwellenwert variiert.
Es hat sich gezeigt, dass bei vielen biologischen Endpunkteffekten das Ausmaß der biologischen Wirkung mit zunehmender Intensität der Strahlung zunimmt. Die Referenzstrahlung, die typischerweise bei der Bewertung von RBE verwendet wird, ist niederfrequente Röntgen- oder Gammastrahlung, für die die RBE 1,0 beträgt. Wenn bestimmte biologische Wirkungen von hochenergetischer Strahlung (z. B. schnelle Neutronen) auf menschliche Zellen bewertet werden, kann die RBE stark variieren und für eine Vielzahl von Wirkungen zwischen etwa 3 und mehr als 100 liegen. Höhere RBEs für Neutronenstrahlung sind mit hochfrequenten Effekten von Protonen verbunden, die durch Neutronenkollisionen mit Wasserstoffkernen freigesetzt werden und Energie durch Kollisionswechselwirkungen auf Elektronen übertragen.
Der LET hat eine begrenzte Verwendung bei der Vorhersage des Ausmaßes der biologischen Auswirkungen, da er zwar einen genauen Hinweis auf den erwarteten Energieverlust durch ein Teilchen und die Übertragung auf Gewebeelektronen liefert, jedoch keinen genauen Hinweis auf die tatsächliche Energie, die in kleinen Zielvolumina von Interesse, wie z. B. einzelnen Zellen, abgelagert wird. Dies liegt zum Teil daran, dass die Elektronen, die Energie erhalten haben, eine unbestimmte Menge ihrer Energie im Zielvolumen ablagern können. Sie erinnern sich vielleicht, dass die LET-Größe in der Vergangenheit von Gesundheitsphysikern verwendet wurde, um den Wert des Strahlungsqualitätsfaktors (jetzt als Strahlungsgewichtungsfaktor bezeichnet) zu bestimmen, der als Multiplikator zur Umrechnung der absorbierten Dosis in die Äquivalentdosis verwendet wurde. Dies ist akzeptabel für die Umsetzung von Strahlenschutzkriterien für Routineanwendungen für Strahlenarbeiter, reicht jedoch nicht aus, um quantitative Korrelationen mit RBE für viele verschiedene biologische Endpunkte herzustellen.
Obwohl es eine Beziehung zwischen RBE und LET geben kann, müssen experimentelle Arbeiten durchgeführt werden, um den Wert des RBE für einen bestimmten Endpunkt zu bestimmen. Während die RBE oft mit der Zeit zunimmt, ist die Beziehung nicht immer offensichtlich. Es ist typisch, dass RBE-Werte ein Maximum erreichen, wenn Sättigungseffekte der Energieabscheidung offensichtlich werden. In einigen Fällen kann der RBE mit zunehmendem LET ansteigen und dann über bestimmte LET-Werte abfallen. Ein Artikel von Takatsuji et al. diskutiert die Beziehung zwischen LET und RBE für bestimmte Chromosomenaberrationen und Zelltod: es besagt, dass bei niedrigen Dosen der RBE etwa um das Quadrat des LET variiert, der RBE-Wert bei einem LET von etwa 100 keV µm-1 seinen Höhepunkt erreicht und dann der RBE abnimmt, wenn LET weiter ansteigt.
Es steht außer Frage, dass LET ein Parameter ist, dessen Größe einige Informationen über die mögliche Signifikanz des RBE liefert, aber quantitative Vorhersagen von RBE-Werten aus LET-Werten sind im Allgemeinen nicht möglich. Solche Schwankungen wie Änderungen der RBE-Werte mit Dosisgröße; Abhängigkeit der RBE von dem spezifischen besorgniserregenden Endpunkteffekt; änderungen in LET, insbesondere bei niedrigeren Energien, wenn geladene Teilchen Zellen durchqueren und Energie verlieren; und andere Faktoren machen es schwierig, zuverlässige LET-RBE-Korrelationen auszudrücken.
George Chabot, PhD
Referenz
Takatsuji T, Yoshikawa I, Sasaki MS. Verallgemeinertes Konzept der LET-RBE-Beziehung von strahleninduzierter Chromosomenaberration und Zelltod. J Radiat Res 40(1):59-69; 1999.

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