放疗使用的放射源主要有三类：
一 放射性核素发出的α、B、Y射线;
二 X线治疗机和各种加速器产生的不同能量X线;
三 各种加速器产生的电子束、质子束、负介子束以及其他重粒子束等。
这些放射源以外照射和内照射方式进行治疗。放射性核素在衰变过程中，释放出α、B或y，三种射线，放疗主要使用Y射线，少数情况下使用B射线，镭、鈷、铱、銫、钮、金6种核素作为Y射线使用，90锶作为B源使用。Y射线有固定的能量和波长，并因不同放射性核素而异。临床用的X线治疗机根据能量的高低分为：临界X线（6-1OKVh接触X线〈10-6OKV），浅层X线（60-160kV），高能X线（2～5OMeV）。除高能X线机主要由加速器产生外，其余普通射线机由于深度能量低、剂量低、易于散射、剂量分布差等缺点，目前已被60Co和加速器取代。
肿瘤的生长速度和细胞增殖动力学至少从3个途径影响肿瘤对放射治疗反应：
一 在细胞周期内不同时期的细胞放射敏感性不同，因此细胞群的放射敏感性和细胞在周期内的分布有关，照射后细胞群内细胞周期各期的再分布可以改变细胞群的放射敏感性。
二 两次照射之间细胞的增长可以部分地抵消照射的杀伤作用，这也许是某些实验性肿瘤产生放射抵抗的原因。
三 潜在的致死损伤修复的重要性和细胞群增殖动力学方面的状态有关。
临床上理想的放射源在组织中造成的剂量分布应尽量符合放疗剂量学原则。即：①照射肿瘤的剂量要求准确;②对肿瘤区域内照射剂量分布要求均匀;③尽量提高对肿瘤内照射量，降低正常组织受损量;④保护肿瘤周围的重要器官不受或少受照射。
对于较深部位的肿瘤，应选择高能量X线机，而浅部皮肤病变和肿瘤（如毛细血管瘤、皮肤癌等），应选择低能量X线机，如接触X线机。
临床放射生物学作用放射性核素在治疗中的作用和电离辐射生物效应基本上是相同的，一般正常生物组织受到放射线作用而致损害来说，从放射线作用于生物组织起，即产生能量的传递，到组织吸收能量后出现不同程度的电离和激发，生物机体正常细致和完整的调节规律被破坏，而后出现各种不同的生物效应，这是一个非常复杂的过程。一般将生物机体吸收电离辐射能量到其他电离辐射损伤的一系列过程划分为4个重要阶段：物理阶段、物理化学阶段、化学阶段和生物阶段。物理阶段持续时间短，在此过程中，生物在分子和水分子吸收辐射能后，发生电离和激发，或其化学键断裂，在物理化学阶段，电离或激发的生物分子和水分子重新排列。在化学阶段，生物分子继续发生变化。在生物阶段，持续时间较长，分子变化引起基因突变和其生化功能变化，出现亚显微结构损伤和可见损伤;细胞代谢，功能和结构发生变化。大量研究表明，DNA是生物体内最重要的放射敏感分子，放射线引起电离辐射对DNA分子的损伤，有直接作用和间接作用两种。前者是射线直接损伤DNA分子，引起碱基断裂，单链或双链断裂，分子交联等，后者是指射线首先电离水分子，产生自由基，高度活泼的自由基和有机分子作用。人体内具有DNA的损伤修复功能，用以维持DNA的遗传稳定，包括无差错修复和差错倾向性修复，但这种损伤超过机体的修复能力，最终导致部分或整体损伤，而大剂量照射有可能导致机体死亡。
放射线对肿瘤组织的作用影响肿瘤放射敏感性的各种因素中，肿瘤组织细胞的起源和分化是主要因素。起源于放射敏感组织的肿瘤对放射线敏感性较高，分化程度越差的肿瘤其敏感性越高。
生物体肿瘤细胞群内有在增殖周期的胞（GI-S-G2-M）、静止期细胞（Go）、无增殖能力细胞、破碎细胞。细胞群按一定的增殖动力学变化，其生长率可用倍增时间来表示。它既受肿瘤外界环境的影响，也受细胞增殖率（细胞增殖周期时间）和细胞丢失率等内在因素影响。对人体肿瘤的观察，发现的细胞增殖率和丢失率与放射敏感性之间有明显关系。凡平均生长速度快、细胞更新率高的肿瘤，对放射线较敏感，肿瘤细胞群受射线打击后有其本身的与正常组织不同的反应体系，利用放射线对各种组织器官的正常细胞群和肿瘤细胞群的不同影响和损伤。以及它们恢复能力的差别，使放疗在正常组织能够耐受条件下最大限度地杀死肿瘤细胞。
