doel: klinische proton beam therapie is gebaseerd op het gebruik van een generic relative biological effectivity (RBE) van 1,0 of 1,1, aangezien het beschikbare bewijs is geïnterpreteerd als een indicatie dat de grootte van RBE variatie met behandelparameters klein is in verhouding tot onze mogelijkheden om RBEs te bepalen. Aangezien aanzienlijke klinische ervaring en aanvullende experimentele bepalingen van RBE zijn opgedaan en het aantal centra voor protonstraling naar verwachting zal toenemen, is het passend om de reden voor het voortgezette gebruik van een generieke RBE en voor die RBE te herzien op 1,0-1,1.

methoden en materialen: de resultaten van experimentele bepalingen van RBE van in-vitro-en in-vivo-systemen worden onderzocht en vervolgens worden verschillende overwegingen beoordeeld die van cruciaal belang zijn voor een beslissing om over te gaan van een generieke naar Weefsel -, dosis – /fractie-en LET-specifieke RBE-waarden. De impact van een fout in de waarde toegekend aan RBE op normale weefselcomplicatie waarschijnlijkheid (NTCP) wordt besproken. De incidentie van ernstige morbiditeit bij met proton behandelde patiënten in het Massachusetts General Hospital (MGH) voor kwaadaardige tumoren van de schedelbasis en van de prostaat wordt beoordeeld. Dit wordt gevolgd door een analyse van de omvang van de experimentele inspanning om een fout in RBE uit te sluiten van >of=10% met behulp van in vivo systemen.

resultaten: De gepubliceerde RBE-waarden, die kolonievorming gebruiken als maatstaf voor celoverleving, uit in vitro studies wijzen op een aanzienlijke verspreiding tussen de diverse cellijnen. De gemiddelde waarde bij Mid SOBP (Spread Out Bragg Peak) over alle dosisniveaus is ongeveer 1,2, variërend van 0,9 tot 2,1. De gemiddelde RBE-waarde bij Mid SOBP in vivo is ongeveer 1,1, variërend van 0,7 tot 1,6. In het algemeen wijzen zowel in vitro als in vivo gegevens op een statistisch significante toename van RBE voor lagere doses per fractie, die veel kleiner is voor in vivo systemen. Men is het erover eens dat er een meetbare toename van RBE is over de terminal enkele millimeters van de SOBP, wat resulteert in een uitbreiding van het bioeffectieve bereik van de bundel in het bereik van 1-2 mm. Er is geen gepubliceerd rapport om aan te geven dat de RBE van 1,1 laag is. Echter, een aanzienlijk deel van de patiënten behandeld met ongeveer 2 kobaltgrijs equivalent (CGE)/fractie 5 of meer jaar geleden werden behandeld met een combinatie van zowel proton als fotonenbundels. Indien de RBE ten onrechte met ongeveer 10% zou worden onderschat, zou de toename van de complicatie-frequentie vrij ernstig zijn indien de complicatie-incidentie voor de referentiebehandeling >of=3% en de helling van de dosisresponscurves steil was, bijvoorbeeld een gamma(50) van ongeveer 4. Om >of=1.2 uit te sluiten als de juiste RBE voor een specifieke aandoening of weefsel bij de 95% betrouwbaarheidsgrens zou relatief grote en meerdere tests nodig zijn.

conclusies: Momenteel is er te veel onzekerheid in de RBE-waarde voor enig menselijk weefsel om RBE-waarden voor te stellen die specifiek zijn voor Weefsel, dosis/fractie, protonenergie, enz. Uit de experimentele in vivo en klinische gegevens blijkt dat het redelijk is om een generieke RBE-waarde en een waarde van 1,1 te blijven gebruiken. Er is echter een lokale “hete Regio” over de terminal enkele millimeters van de SOBP en een uitbreiding van het biologisch effectieve bereik. Hiermee moet rekening worden gehouden bij de planning van de behandeling, met name voor afzonderlijke veldplannen of voor een eindbereik in of dicht bij een kritische structuur. Er is een duidelijke behoefte aan prospectieve beoordelingen van normale weefselreacties bij met protonen bestraalde patiënten en bepaling van RBE-waarden voor verschillende laat reagerende weefsels in proefdiersystemen, vooral als functie van de dosis/fractie in het bereik van 1-4 Gy.