一、细胞对射线的敏感性
人体组织对放射线的敏感性与构成该组织细胞的繁殖能力成正比；与其分化程度成反比，即繁殖能力越强，分化程度越低的组织对放射线越敏感。造血组织的游离干细胞、原始生精上皮中的精原细胞`发育中卵巢的颗粒细胞等繁殖能力强，对射线极敏感。另外一些细胞在正常情况下并不分裂，损伤后由其它细胞填补，形态上属高度分化的神经细胞、横纹肌细胞等。或虽然有修复能力，只是在大量细胞丢失的情况下，才进行分裂修补。如肾细胞对射线抗拒性强。另一种处于敏感与不敏感之间的是对射线中等敏感的细胞，如内皮细胞、间质细胞等。
二、组织对射线的敏感性
对放射敏感性高的组织如淋巴类组织、骨髓组织、生殖上皮、卵泡上皮等。这些组织对射线的敏感性主要反应在实质细胞的受损。而中等放射敏感的组织如结缔组织，常常是受两方面因素的影响：一是实质本身细胞直接受损；另一是小血管损伤的间接影响。抗拒性组织如肌组织，对射线的反应主要继发于小血管和结缔组织和结缔组织成份的损伤。
三、器官对放射线的敏感性
器官对射线的敏感性在很大程度上取决于构成器官的组织。除了组织学改变外还有机能的改变。
四、肿瘤组织的放射效应
放射线之所以能治疗恶性肿瘤，主要在于正常组织与肿瘤组织对射线有不同的敏感性和不同的修复能力。图8－1中每一箭头表示给予一次剂量。每次照射后正常组织与肿瘤组织同时受到损伤，但两者在损伤程度和修复能力各异。正常组织损伤程度较轻，修复能力也好；而肿瘤组织损伤程度较重，修复能力较差。由于剂量的积累，使肿瘤组织损伤远远超过正常组织，当照射达到一定剂量时，肿瘤组织受损严重，不能再修复（死亡）；而正常组织则因损伤较轻而能修复。临床上称之为治愈。如果剂量过大致使正常组织也失去修复能力，则造成临床所见的放射损伤（图8－2）。如果剂量不足，使正常组织和肿瘤组织都可修复即临上的肿瘤复发（图8－3）
图8－1 肿瘤治愈示意图
图8－2 放射损伤示意图
图8－3 肿瘤复发示意图