40至120 kV诊断X射线的DNA双链断裂产额与辐射质量：一项尺度分辨的微剂量学与径迹结构研究

已报道的低能X射线相对生物效应（RBE）数值彼此并不一致：评估初始DNA双链断裂（DSBs）的检测方法给出的结果约为1.1，而染色体水平的检测方法则得到2至4。诊断能区内辐射质量是否发生变化，以及其与兆伏级参考辐射的比较如何依赖于靶标尺度，尚未在一组管电压系列上得到量化。 采用带有1 mm铍和2.5 mm铝滤过的钨阳极X射线管，并在某些情况下加入铜滤过，利用PHITS对40至200 kV条件进行了建模。将所得能谱输运至水模体中，相对于钴-60参考辐射，对吸收剂量、线性能量密度以及团簇尺寸分布进行了计分，靶标直径范围为3 nm至1微米；同时在电子径迹结构模式下，利用PHITS DNA损伤计分功能计算DSB产额。 在40至120 kV之间，深度剂量比变化了5.7倍，管输出变化了42倍；而平均剂量线性能量在1微米尺度上仅变化2.5%，在3 nm尺度上仅变化1.2%，对应的重复性为0.3%。相对于钴-60，在1微米尺度上其数值高出2.05倍，而在3 nm尺度上仅高出1.08倍；与此同时，单位剂量的DSB产额高出5%至7%，并且在该范围内保持恒定，其波动处于统计所限定的2%界限之内。 因此，管电压改变的是剂量的大小及其分布，而非其物理质量；并且，如果不说明终点所对应的靶标尺度，所陈述的RBE就是不完整的。

已报道的低能X射线相对生物效应（RBE）值彼此不一致：评估初始DNA双链断裂（DSBs）的检测方法给出的RBE约为1.1，而染色体水平的检测方法则得到2至4。诊断能区内辐射品质是否发生变化，以及其与兆伏级参考辐射的比较如何依赖于靶尺度，尚未在一组管电压序列上得到量化。

采用PHITS对一台具有1 mm铍和2.5 mm铝过滤、在某些情况下附加铜过滤的钨阳极X射线管在40至200 kV条件下进行了建模。将所得能谱输运至水模体中，并以钴-60为参考，对靶直径为3 nm至1微米时的吸收剂量、线性能量密度和簇尺寸分布进行了评分；同时在电子径迹结构模式下利用PHITS DNA损伤计数模块计算了DSB产额。

在40至120 kV之间，深度剂量比变化了5.7倍，X射线管输出变化了42倍，而剂量均值线性能量在1微米尺度下仅变化2.5%，在3 nm尺度下仅变化1.2%，相对于0.3%的重复性而言变化很小。相对于钴-60，在1微米尺度下其值高出2.05倍，而在3 nm尺度下仅高出1.08倍；与此同时，单位剂量DSB产额高出5%至7%，并且在统计所限定的2%范围内在整个电压范围内保持恒定。

因此，管电压改变的是剂量的大小及其分布，而非其物理品质；并且，如果不说明终点所隐含的靶尺度，所陈述的RBE就是不完整的。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.02.742272v1?rss=1

🏷️ DNA双链断裂 微剂量学 径迹结构 诊断X射线 相对生物效应 PHITS模拟