انتقال خطی انرژی

انتقال خطی انرژی
انتقال خطی انرژی ( LET ) انرژی واگذار شده در واحد طول مسیر است . واحد ویژه ای که معمولاً برای این کمیت مورد استفاده قرار می گیرد ، کیلوالکترون ولت در میکرومتر ( KeV/µm ) واحد چگالی ماده است . کمیسیون بین المللی یکاهای رادیولوژی این کمیت را در سال 1962 به صورت زیر تعریف کرده است:
انتقال خطی انرژی ( L ) ذرات باردار در محیط نسبت dE/dl است که dE ، انرژی متوسط واگذار شده به صورت موضعی به محیط به وسیله یک ذره باردار با انرژی مشخص در فاصله dI می باشد :
یعنی L = dE/dl
LET یک کمیت نسبتاً متوسطی است زیرا در سطح میکروسکوپی ، انرژی به ازای واحد طول مسیر در چنین محدوده وسیعی تغییر می کند به این ترتیب واژه   « متوسط » معنای بسیار کمی پیدا می کند . این امر را می توان به داستان مارتین سیاح کره زمین ، تشبیه کرد که با علم به حضور موجوداتی با وزن متوسط یک گرم زندگی در زمین ، به زمین می آمد . نه تنها این اطلاعات از مورد استفاده بسیار کمی برخوردار  است ، بلکه می توان تا حد زیادی گمراه کننده باشد ؛ بویژه اگر اولین موجودی که مارتین با آن مواجه می شود یک فیل باشد . اگر تغییرات فردی بسیار بزرگ باشد ، واژه « متوسط » مفهوم بسیار کمی دارد .
با توجه به این واقعیت که حد متوسط را با روشهای بسیار متفاوتی می توان محاسبه کرد وضعیت برای LET پیچیده تر است . متداولترین روش مورد استفاده محاسبه « مسیر متوسط » است که با تقسیم مسیر به فواصل مساوی ، محاسبه واگذاری انرژی در هر فاصله و محاسبه میانگین آنها صورت می پذیرد . این مورد در شکل 7-2 نشان داده شده است . « انرژی متوسط » با تقسیم مسیر به قسمتهایی با انرژی یکسان و میانگین گیری از طول مسیرهایی که این انرژی ها واگذار شده اند ، تعیین  می شود .
در مورد پرتوهای ایکس یا ذرات باردار تک انرژی ، دو روش متوسط گیری نتایج مشابهی را به دست می دهند ، اما در مورد نوترونهای MeV 14 ، LET مسیر متوسط حدودµm KeV/ 12 و LET انرژی متوسط حدود KeV/µm75 است. ویژگیهای بیولوژیکی نوترونها با انرژی متوسط رابطه بهتری را نشان می دهد.
در نتیجه این ملاحظات ، بعضی از دانشمندان LET را کمیتی بدتر از بی فایده ارزیابی می کنند ، زیرا در برخی از موارد می تواند بسیار گمراه کننده باشد ؛ اما به هر حال ، به عنوان روشی ساده برای نشان دادن کیفیت انواع متفاوت پرتوها مفید است . مقادیر نمونه LET برای پرتوهایی با کاربرد متداول در جدول 7-1 فهرست شده است . توجه داشته باشید برای نوع معینی از ذره باردار ، انرژی بیشتر مترادف با LET کمتر است و بنابراین ، اثر بیولوژیکی نسبی کمتر خواهد بود . این مساله ممکن است در نگاه اول عدم درک مستقیم باشد . برای مثال ، پرتوهای ایکس و گاما هر دو الکترونهای ثانویه سریع تولید می کنند ؛ بنابراین ؛ اشعه گامای  کبالت-60 ، MeV 11 نسبت به اشعه ایکس kV 250 ، LET کمتری و از نظر بیولوژیکی حدود 10 درصد اثر کمتری دارد . به طور مشابه ، پروتونهای MeV 150 ، LET کمتری از پروتونهای MeV 10 دارند بنابراین تا حد کمی ، اثر بیولوژیکی موثر کمتری دارند .

انتقال خطی انرژی مناسب
این پرسش قابل توجه است که چرا تشعشع با LET حدود KeV/µm100 از نظر ایجاد یک اثر بیولوژیکی مناسب در نظر گرفته می شود . در این چگالی یونیزاسیون ، جدایی متوسط بین وقایع یونیزان حدود اندازه قطر DNA دو  زنجیره ای ( ˚A یا nm 2 ) است ( شکل 7-7 ) . تشعشع با این چگالی یونیزاسیون، دارای بالاترین احتمال ایجاد پارگی دو رشته ای با عبور یک ذره باردار تنها می باشد . پارگیهای دورشته ای‌ ، همانگونه که در فصل 2 شرح داده شد، مبنای آثار بیولوژیکی بسیار است . در مورد اشعه ایکس ، به عنوان یک پرتو یونساز پراکنده ، احتمال وجود یک مسیر تنها که یک پارگی دو رشته ای ایجاد کند ، کم است و به طور کلی بیش از یک مسیر لازم است . در نتیجه ، اشعه ایکس اثر بیولوژیکی کمی دارد . در انتهای دیگر ، پرتوهای یونساز بسیار متراکمتر ( برای مثال با LET حدود( KeV/µm 200 ) ، به آسانی پارگیهای دورشته ای ایجاد می کنند اما به علت نزدیکی بسیار وقایع یونیزان به یکدیگر ، « انرژی تلف » می شود ؛ همچنین به دلیل آنکه RBE نسبتی از دزهای مولد اثر بیولوژیک یکسان است ، این تشعشع یونساز متراکمتر ، از RBE کمتری در مقایسه با تشعشع با LET مناسب برخوردار خواهد بود .
تشعشع یونساز متراکمتر فقط به اندازه هر مسیر موثر است اما به ازای واحد دز ، اثر کمتری دارد . بنابراین ، امکان دارد دریابیم که چرا در اصطلاح تولید پارگی دو رشته DNA ، RBE به حداکثر مقدار خود می رسد زیرا اندرکنش دو پارگی دو رشته ای ، یک ناهنجاری از نوع تبادل را شکل می دهد که مبنای آثار بیولوژیکی بسیاری است . خلاصه آنکه ، موثرترین LET از نظر بیولوژیکی آن است که در آن همزمانی بین قطر دو زنجیره DNA و فاصله متوسط بین رخدادهای یونساز وجود داشته باشد . پرتوهایی که از این LET مناسب برخوردارند شامل نوترونهای چندصد کیلو الکترون ولتی ،‌ پروتونهای کم انرژی و همچنین ذرات آلفاست .

منبع: کتاب رادیوبیولوژی برای رادیولوژیست(دکتر حسین مزدارانی)