Calculation of RBE for normal tissue complications based on charged particle track structure

Abstract

A new approach for the calculation of relative biological effectiveness (RBE) for normal tissue complications after charged particle and neutron irradiation is discussed. It is based on the extension of a model originally developed for the application to cell survival. It can be shown that according to the model RBE values are determined largely by the α/β-ratio of the photon dose response curve, but are expected to be nearly independent of the absolute values of α and β. Thus the model can be applied to normal tissue complications as well, where α/β- ratios can be determined by means of fractionation experiments. Agreement of model predictions and experimental results obtained in animal experiments confirm the applicabilité of the model even in the case of complex biological endpoints.

Nous proposons dans ce travail une approche nouvelle d’évaluation de l’efficacité biologique relative (EBR) pour les tissus sains après irradiation par neutrons ou par des faisceaux de particules chargées. Il s’agit en réalité de l’extension d’un modèle développé initialement pour décrire la survie cellulaire. Dans ce modèle, les valeurs d’EBR sont essentiellement déterminées par le quotient alpha/beta dérivé des courbes de réponse en fonction de la dose photon. Les résultats attendus sont cependant presque indépendants des valeurs absolues de alpha et beta. Ce modèle peut par conséquent être utilisé pour évaluer la réponse des tissus sains en calculant le rapport alpha/beta à l’aide des valeurs moyennes obtenues à partir des données expérimentales recueillies avec les irradiations fractionnées. La concordance entre les résultats expérimentaux sur l’animal et les résultats attendus par le calcul confirment la valeur du modèle même dans les cas biologiques complexes.