Scopo: Clinica, terapia fascio di protoni è stato basato sull’uso di un generico efficacia biologica relativa (RBE) di 1.0 o 1.1, poiché l’evidenza disponibile è stato interpretato come un’indicazione che la grandezza di RBE variante con i parametri del trattamento è piccola rispetto alla nostra capacità di determinare RBEs. Poiché si sono accumulate una notevole esperienza clinica e ulteriori determinazioni sperimentali di RBE e si prevede che il numero di centri di radioterapia protonica aumenti, è opportuno rivalutare la logica per l’uso continuato di un RBE generico e che tale RBE sia 1.0-1.1.

Metodi e materiali: Vengono esaminati i risultati delle determinazioni sperimentali di RBE di sistemi in vitro e in vivo, e quindi vengono valutate diverse delle considerazioni critiche per una decisione di passare da un valore generico a quello tissutale, dose / frazione e LET-specifici. Viene discusso l’impatto di un errore nel valore assegnato a RBE sulla normale probabilità di complicazione tissutale (NTCP). Viene esaminata l’incidenza di morbilità maggiore nei pazienti trattati con protoni presso il Massachusetts General Hospital (MGH) per tumori maligni della base cranica e della prostata. Questa è seguita da un’analisi dell’entità dello sforzo sperimentale per escludere un errore in RBE di >o=10% utilizzando sistemi in vivo.

Risultati: I valori di RBE pubblicati, utilizzando la formazione di colonie come misura della sopravvivenza cellulare, da studi in vitro indicano una sostanziale diffusione tra le diverse linee cellulari. Il valore medio a metà SOBP (Spread Out Bragg Peak) su tutti i livelli di dose è di circa 1,2, che vanno da 0,9 a 2,1. Il valore medio di RBE a metà SOBP in vivo è di circa 1,1, che vanno da 0,7 a 1,6. Nel complesso, sia i dati in vitro che in vivo indicano un aumento statisticamente significativo della RBE per dosi più basse per frazione, che è molto più piccolo per i sistemi in vivo. C’è accordo sul fatto che vi sia un aumento misurabile di RBE sui pochi millimetri terminali del SOBP, che si traduce in un’estensione dell’intervallo bioefficace del raggio nell’intervallo di 1-2 mm. Non esiste un rapporto pubblicato per indicare che l’RBE di 1.1 sia basso. Tuttavia, una percentuale sostanziale di pazienti trattati a circa 2 equivalente grigio cobalto (CGE)/frazione 5 o più anni fa sono stati trattati da una combinazione di fasci di protoni e fotoni. Se la RBE fosse erroneamente sottovalutata di circa il 10%, l’aumento della frequenza delle complicanze sarebbe piuttosto grave se l’incidenza delle complicanze per il trattamento di riferimento >o=3% e la pendenza delle curve dose-risposta ripida, ad esempio una gamma(50) approssimativamente 4. Escludere > o=1.2 come RBE corretto per una specifica condizione o tessuto al limite di confidenza del 95% richiederebbe saggi relativamente grandi e multipli.

Conclusioni: Allo stato attuale, c’è troppa incertezza nel valore di RBE per qualsiasi tessuto umano per proporre valori di RBE specifici per tessuto, dose/frazione, energia protonica, ecc. I dati sperimentali in vivo e clinici indicano che l’impiego continuato di un valore generico di RBE e che tale valore sia 1.1 è ragionevole. Tuttavia, c’è una “regione calda” locale sopra i pochi millimetri terminali del SOBP e un’estensione della gamma biologicamente efficace. Ciò deve essere considerato nella pianificazione del trattamento, particolarmente per i singoli piani del campo o per un’estremità della gamma dentro o vicino ad una struttura critica. Vi è una chiara necessità di valutazioni prospettiche delle reazioni tissutali normali in pazienti irradiati con protoni e di determinazione dei valori di RBE per diversi tessuti a risposta tardiva in sistemi di animali da laboratorio, specialmente in funzione della dose/frazione nell’intervallo 1-4 Gy.