Formål: Klinisk protonstrålebehandling har vært basert på bruk av en generisk relativ biologisk effektivitet (rbe) på 1,0 eller 1,1, siden tilgjengelig bevis har blitt tolket som å indikere at størrelsen PÅ rbe-variasjon med behandlingsparametere er liten i forhold til vår evne til å bestemme Rbe. Ettersom betydelig klinisk erfaring og ytterligere eksperimentelle bestemmelser av RBE har akkumulert og antall protonstrålingsterapisentre forventes å øke, er det hensiktsmessig å revurdere begrunnelsen for fortsatt bruk av en generisk rbe og for AT RBE skal være 1,0-1,1. Metoder og materialer: Resultater av eksperimentelle bestemmelser AV RBE av in vitro-og in vivo-systemer undersøkes, og deretter vurderes flere av de hensyn som er kritiske for en beslutning om å flytte fra en generisk til vev -, dose/fraksjon-og LET-spesifikke rbe-verdier. Virkningen av en feil i verdien tildelt RBE på normal vevskomplikasjonssannsynlighet (NTCP) diskuteres. Forekomsten av alvorlig sykelighet hos protonbehandlede pasienter Ved Massachusetts General Hospital (Mgh) for maligne tumorer i skallebasis og prostata er gjennomgått. Dette følges av en analyse av størrelsen på den eksperimentelle innsatsen for å utelukke en feil i rbe av > eller = 10% ved bruk av in vivo-systemer.

Resultater: De publiserte rbe-verdiene, som bruker kolonidannelse som mål for celleoverlevelse, fra in vitro-studier, indikerer en betydelig spredning mellom de ulike cellelinjene. Gjennomsnittlig verdi ved mid SOBP (Spredt Ut Bragg Peak) over alle dosenivåer er omtrent 1,2, fra 0,9 til 2,1. Den gjennomsnittlige rbe-verdien ved MID SOBP in vivo er omtrent 1,1, fra 0,7 til 1,6. Totalt sett indikerer både in vitro-og in vivo-data en statistisk signifikant økning I RBE for lavere doser per fraksjon, noe som er mye mindre for in vivo-systemer. Det er enighet om at DET er en målbar økning I RBE over terminalen få millimeter AV SOBP, noe som resulterer i en forlengelse av det bioeffektive området av strålen i området 1-2 mm. Det er ingen publisert rapport for å indikere AT RBE av 1.1 er lav. 2 koboltgrå ekvivalent (cge)/fraksjon 5 eller flere år siden ble behandlet med en kombinasjon av både proton-og fotonbjelker. Dersom RBE feilaktig skulle undervurderes med ca. 10%, ville økningen i komplikasjonsfrekvens være ganske alvorlig dersom komplikasjonsfrekvensen for referansebehandlingen >or=3% og hellingen av doseresponskurvene ville være bratt, f. eks. et gamma(50) ca. 4. For å utelukke > eller=1.2 som riktig RBE for en bestemt tilstand eller vev ved 95% konfidensgrense ville kreve relativt store og flere analyser.

Konklusjoner: For tiden er det for mye usikkerhet i rbe-verdien for ethvert humant vev for å foreslå rbe-verdier som er spesifikke for vev, dose / fraksjon, protonenergi, etc. De eksperimentelle in vivo-og kliniske dataene indikerer at fortsatt bruk av en generisk rbe-verdi og for at verdien skal være 1,1, er rimelig. Imidlertid er det en lokal «hot region» over terminalen få millimeter AV SOBP og en forlengelse av biologisk effektive området. Dette må vurderes i behandlingsplanlegging, spesielt for enkeltfeltplaner eller for en slutt på rekkevidde i eller nær en kritisk struktur. Det er et klart behov for prospektive vurderinger av normale vevsreaksjoner hos protonbestrålede pasienter og bestemmelse AV rbe-verdier for flere senresponerende vev i forsøksdyrsystemer, spesielt som en funksjon av dose / fraksjon i området 1-4 Gy.