Propósito: La terapia clínica con haz de protones se ha basado en el uso de una eficacia biológica relativa (RBE) genérica de 1,0 o 1,1, ya que se ha interpretado que las pruebas disponibles indican que la magnitud de la variación de la RBE con los parámetros del tratamiento es pequeña en relación con nuestras capacidades para determinar la RBE. Como se ha acumulado una experiencia clínica sustancial y determinaciones experimentales adicionales de RBE y se prevé que aumente el número de centros de radioterapia de protones, es apropiado reevaluar la justificación para el uso continuado de un RBE genérico y para que ese RBE sea de 1,0 a 1,1.

Métodos y materiales: Se examinan los resultados de las determinaciones experimentales de RBE de sistemas in vitro e in vivo, y luego se evalúan varias de las consideraciones críticas para la decisión de pasar de valores genéricos a valores de RBE específicos de tejidos, dosis/fracción y LET. Se discute el impacto de un error en el valor asignado a RBE en la probabilidad de complicaciones del tejido normal (PCNT). Se revisa la incidencia de morbilidad mayor en pacientes tratados con protones en el Hospital General de Massachusetts (MGH) por tumores malignos de la base del cráneo y de la próstata. Esto es seguido por un análisis de la magnitud del esfuerzo experimental para excluir un error en RBE de >or=10% utilizando sistemas in vivo.

Resultados: Los valores publicados de RBE, utilizando la formación de colonias como medida de supervivencia celular, de estudios in vitro indican una dispersión sustancial entre las diversas líneas celulares. El valor promedio en el SOBP medio (Pico de Bragg extendido) en todos los niveles de dosis es de aproximadamente 1,2, oscilando entre 0,9 y 2,1. El valor promedio de RBE en el SOBP medio in vivo es de aproximadamente 1,1, variando de 0,7 a 1,6. En general, los datos tanto in vitro como in vivo indican un aumento estadísticamente significativo de la RBE para dosis más bajas por fracción, que es mucho menor para los sistemas in vivo. Hay acuerdo en que hay un aumento mensurable de RBE sobre los pocos milímetros terminales del SOBP, lo que resulta en una extensión del rango bioefectivo del haz en el rango de 1-2 mm. No hay un informe publicado que indique que el RBE de 1.1 es bajo. Sin embargo, una proporción sustancial de pacientes tratados con aproximadamente 2 equivalentes de gris cobalto (CGE)/fracción hace 5 años o más fueron tratados con una combinación de haces de protones y fotones. Si el RBE se subestimara erróneamente en aproximadamente un 10%, el aumento de la frecuencia de complicaciones sería bastante grave si la incidencia de complicaciones para el tratamiento de referencia >or=3% y la pendiente de las curvas de respuesta a la dosis fuera pronunciada, por ejemplo, una gamma(50) aproximadamente 4. Excluir > or=1.2 como el RBE correcto para una condición o tejido específico en el límite de confianza del 95% requeriría ensayos relativamente grandes y múltiples.

Conclusiones: En la actualidad, hay demasiada incertidumbre en el valor de RBE para que cualquier tejido humano proponga valores de RBE específicos para tejido, dosis/fracción, energía de protones, etc. Los datos experimentales in vivo y clínicos indican que es razonable seguir utilizando un valor genérico de RBE y que ese valor sea 1,1. Sin embargo, hay una «región caliente» local sobre los pocos milímetros terminales del SOBP y una extensión del rango biológicamente efectivo. Esto debe tenerse en cuenta en la planificación del tratamiento, en particular para los planes de un solo campo o para un fin de rango en o cerca de una estructura crítica. Existe una clara necesidad de realizar evaluaciones prospectivas de las reacciones de los tejidos normales en pacientes irradiados con protones y de determinar los valores de RBE para varios tejidos de respuesta tardía en sistemas de animales de laboratorio, especialmente en función de la dosis/fracción en el rango de 1-4 Gy.