『靶擊理論』
欲評估細胞輻射傷害就須先了解靶擊理論（Target theory）。靶擊理論又稱為靶論（Target theory）或靶模型（Target models）。
所謂靶擊理論是假設細胞內有幾個大小相同的靶，當細胞受到照射時，每個靶只有被擊中、未被擊中兩種情況可以單一選擇。當受照射細胞所接受的輻射劑量越大時，靶被擊中的機率就越高。若輻射劑量越小時，靶被擊中的機率就越低。如果一個細胞內的每個靶都被輻射擊中至少一次時，就會導致該細胞死亡（cell death）。對輻射誘發的致死率（radiation-induced lethality）而言，染色體特別是DNA是主要的靶。
靶擊理論可以利用統計方法來表示細胞的殘存數目與輻射劑量之間的關係，不同的靶模型，有不同的細胞殘存率S與輻射劑量D關係。
細胞殘存率（Survival rate,S）又稱為殘存分數/存活分數（Survival fraction,SF），其指一大數目的細胞受到輻射照射時，殘存細胞的百分比。
◎ 單靶一次擊出模型（Single target,single model）/簡單的靶模型（Simple
target model）
※ 細胞殘存率（Survival
rate,S）與輻射劑量D的關係為：
e為自然對數基，e＝2.71828…，
D為輻射劑量，
D0為細胞殘存率（存活率）為37％
時所需的輻射劑量，
時所需的輻射劑量，
D0又稱為輻射敏感度（radiosensitivity），
如D0＝100cGy的細胞比D0＝200cGy的細胞較輻射敏感，
N為靶擊理論之細胞內的靶數。
根據單擊動力學（single-hit
kinetics），每一細胞被擊中（hit）的平均數相當於1次所需的輻射劑量為D0，而D0為減少細胞殘存（存活）至原來37％所需的輻射劑量，即D0是指照射細胞存活率以指數的方式減少至原始值的37﹪所需的劑量，D37=D0。
※單擊的生存曲線（single
hit survival curve）
假設有一個生物樣品，含有N個生物體（如腫瘤細胞）
◎ 簡單的多靶模型（simple multi-target model）
※細胞殘存率（Survival
rate,S）與輻射劑量D的關係為：
S＝1－(1－e-D/Do)N
單一個靶不被打到的機率是S＝e-D/Do
其他任何個別的靶被打到的機率是S＝1－e-D/Do
在一個細胞內，n個靶都被打到的機率是S＝(1－e-D/Do)N
因此，一個含有n個靶之細胞，它生存的機率是S＝1－(1－e-D/Do)N
N＝N0[1－(1－e-D/Do)N]
因此，一個含有n個靶之細胞，它生存的機率是S＝1－(1－e-D/Do)N
N＝N0[1－(1－e-D/Do)N]
◎ 多靶一次擊出模型（single hit,mutli-target model）/單擊多靶模型（single-hit,mutli-target
model）
※細胞殘存率（Survival
rate,S）與輻射劑量D的關係為：
◎ 一元二次方模型（linear-quadratic model,LQ
model）
※細胞殘存率（Survival
rate,S）與輻射劑量D的關係為：
LQ model是一種存活曲線模式
e為自然對數基，e＝2.71828…，
d＝單次劑量
殘存參數（Survival
parameter）α、β的比值α/β就是分次敏感度，亦即α/β是在分次大小（fraction size）改變的敏感度之定量測量。
分次敏感度α/β的實驗與臨床數據，如下表：
α/β（Gy）
|
||
組織
|
實驗數據
|
臨床數據
|
早期反應
|
||
皮膚/皮下組織
|
9-12
|
5-10
|
空腸（jejunum）
|
6-10
|
2.2-8
|
結腸
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10-11
|
-
|
睪丸
|
12-13
|
-
|
假骨質
|
9-10
|
-
|
晚期反應
|
||
脊髓
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1.0-4.9
|
3.3
|
腎
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1.5-2.4
|
-
|
肺
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2.6-6.3
|
4.2-4.7
|
膀胱
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3.1-7.0
|
3.4-4.5
|
<例>
，e＝2.71828…，d＝單次劑量，若α＝0.3Gy－1、β＝0.03 Gy－2，在5次照射（每次2Gy）後的細胞存活率是多少？（假設每次劑量之間沒有修復且無細胞增生）
解：
◎分次治療之正常組織的劑量-回應關係
※細胞殘存率（Survival
rate,S）與輻射劑量D的關係為：
N為分次照射次數
取對數
若以總劑量D（＝Nd）的倒數為縱坐標，分次劑量d為橫坐標，則
為一直線方程式
其中y截距為α/lnS，斜率為β/lnS，兩者相除，y截距÷斜率可得α/β值。
α/β值為線性與二次方部分的輻射傷害（細胞殺死）是相同的劑量
註：輻射劑量（D）與染色體變異數目（y）間的相關性公式通常為一次－二次式（linear-quadratic），即y＝αD+βD2。一般認為，一次式（y＝αD）是指一條輻射線造成二處斷裂的機率，與劑量成正比；二次式（y＝βD2）則是指二條輻射線造成二處斷裂的機率，與劑量的平方成正比。
<例>何謂相對效度（relative
effectiveness）Er？
解：相對效度
Er＝1+1/(α/β)
，其中α/β為分次敏感度，d為分次劑量。
◎細胞殘存曲線（cell
survival curves）相關參數所表示的意義如下：
（1）最初斜率D1：D1稱為初始斜率（initial slop）
（2）最後斜率D0：
D0 稱為末端斜率（final slop），是指照射細胞存活率以指數的方式減少至原始值的37﹪所需的劑量，D37=D0，
當D0愈小時，表示此細胞對放射線具有下列何種特性→敏感性。D0又稱為輻射敏感度（radiosensitivity），如D0＝100c Gy的細胞比D0＝200c Gy的細胞較輻射敏感。
D0為細胞殘存率（存活率）為37％（＝ e-1＝1/2.71828…）時所需的輻射劑量，
（3）肩寬Dq或n：外插值
（4）D10：D10是指細胞存活率減少至原始值的10％，D10＝2.3 x D0
◎對低LET的輻射與高LET的輻射而言，細胞殘存曲線為何？
如圖4.3所示對數-線性圖，對哺乳類動物細胞的而言，細胞殘存曲線的橫坐標為線性尺度的輻射劑量D，縱座標為對數尺度的細胞殘存率S或殘存分數SF。
對低LET的輻射而言，如放射治療的高能X光、γ射線與高能電子射束，在低劑量，細胞殘存曲線的起始斜率不大，所以殘存分數SF為輻射劑量D的指數函數；在高劑量，細胞殘存曲線會彎曲，彎曲範圍為數Gy；在很高劑量，細胞殘存曲線又呈直線，所以殘存分數SF又為輻射劑量D的指數函數。通常，放射治療的分次劑量為2G y，其屬於細胞殘存曲線會彎曲的範圍。
對高LET的輻射而言，如α粒子、低能中子、放射治療的高能質子射束，細胞殘存曲線為一直線，所以殘存分數SF為輻射劑量D的指數函數。
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