放射治疗是癌症治疗的关键方法之一。为了充分理解和精通这一治疗方法，我们需要掌握放射生物学的基本原理。在本期中，我们将探讨电离辐射的生物效应。

一、电离辐射的类型

辐射的本质是能量在空间中的传递。当辐射具有足够的能量使电子射出，称为电离。具有这种能力的辐射称为电离辐射。电离辐射分为两大类：电磁辐射和粒子辐射。

电磁辐射包括X射线和γ射线，它们以高速光子的形式传播。X 射线通常产生于X射线管的电子装置，这种装置能够产生数万伏特以上的高压加速电子，用钨靶或金靶突然中止高能电子，电子的部分能量便转化为X射线。另一类电离辐射是粒子辐射，由微观粒子或原子核组成，包括α粒子、β粒子、质子、中子和重离子等。β粒子是原子核发生β衰变释放的电子，带负电荷，可以被电子直线加速器加速，能量达到数MeV，广泛被用于肿瘤的放射治疗。

图1. 电离辐射的类型

（来自http://www.teambest.in/particle-accelerators/particle_therapy.html）

电离辐射的生物效应是一个复杂的过程，牵涉到多个阶段和机制。

电离辐射的生物效应一般包括物理、物理化学、化学及生物学四个阶段。电离辐射可以对生物分子造成直接和间接的损害。在直接作用中，射线直接与生物分子相互作用，导致电离和激发，进而引起分子结构的改变，损害其生物活性。高线性能量传递（LET）射线主要通过直接作用引起生物效应。而在间接作用中，辐射作用于水分子，产生活性自由基，这些自由基对生物大分子造成伤害。低LET射线主要通过间接作用引发生物效应。

电离辐射的生物效应主要发生在细胞水平，特别是在分子水平。生物体中的主要分子包括水分子和生物大分子，如蛋白质、RNA、DNA、脂质和多糖。其中，DNA对电离辐射的影响尤为重要。电离辐射引起不同类型的DNA损伤，包括DNA链断裂、DNA交联和DNA二级三级结构改变。然而，生物体拥有复杂的DNA修复机制，可修复这些损伤。

电离辐射会引起细胞存活、细胞死亡及细胞周期改变等。电离辐射的生物学效应受到多种因素的影响，比如辐射的种类、照射的方式、照射的部位、照射的面积等。

图3. 电离辐射的机制示意图