Hybrid biology-dosimetry characterization of therapeutical proton beams
Project goals
The project aims to address both radiobiology and dosimetry topics, namely focuses on answering of the following questions: What are the variations of linear energy transfer (LET) and relative biological effectiveness (RBE) along and laterally of the clinical proton beam? What is relation between LET outside and inside the beam? What is relation between RBE acquired with models of different complexity? LPE spectra in proton beam and in its close vicinity will be measured with track etched detectors. The measured spectra will be extended with Monte Carlo calculations. RBE values will be acquired with clonogenic cell survival with human fibroblast cell model irradiated with protons and reference radiation. Based on the spatial distributions of LET and RBE values, a variation model will be developed for both quantities. Impact of the different complexity will be studied with three DNA plasmids of different lengths and fibroblast cellular model. The RBE values will be estimated using the same measured endpoint - number of double strand breaks induced by radiation in DNA molecules. The RBE values will be discussed as possible dependent on DNA length and conformation, reflecting different complexity of the biological model. The measurements performed in two proton facilities provides a unique opportunity to compare the impact of the setup and to acquire statistically relevant data. The achieved results are planned for publication in peer-reviewed international journal and thematic conference. Except the direct scientific goals, another goal constitutes of knowledge transfer between involved institutions. All the team members will increase their individual expertise, which will enable an establishment of the new methods for future users at partner institutes.
Keywords
Proton therapyRadiation qualitySecondary radiationRBECellular responseMonte Carlo
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
Promoting the mobility of researchers and workers in the framework of international cooperation in R&D
Call for proposals
—
Main participants
Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i.
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
MSMT-17216/2018-4
Alternative language
Project name in Czech
Hybridní biologicko-dozimetrická charakterizace terapeutických svazků protonů
Annotation in Czech
Projekt je zaměřen na pokrytí radiobiologické i dozimetrické tématiky terapeutických protonových svazků. Konkrétně se zaměří na zodpovězení následujících otázek: K jakým změnám lineárního přenosu energie (LPE) a relativní biologické účinnosti (RBÚ) s hloubkou ve tkáni dochází ve svazku protonů a v jeho blízkém okolí? Jaký je vztah LPE částic uvnitř svazku a v jeho okolí? Jaký je vztah RBÚ získaných s biologickými modely různé složitosti? LPE spektra uvnitř a v okolí protonového svazku budou měřena pomocí detektorů stop a rozšířena o výsledky Monte Carlo simulací. Hodnoty RBÚ budou získány měřením křivek přežití na modelu lidských fibroblastů ozářených protony a referenčním zářením. Na základě prostorové distribuce měřených a simulovaných hodnot LPE a hodnot RBÚ bude pro obě veličiny sestaven model. K analýze RBÚ získaných pomocí biologických modelů různé složitosti budou použity tři různě dlouhé plasmidy DNA a buněčný model fibroblastů. Na všech modelech bude po ozáření protony a referenčním zářením detekován počet dvojných zlomů na molekulu DNA. Hodnoty RBÚ budou analyzovány z hlediska možné závislosti na délce DNA, tedy různé složitosti příslušných biologických modelů. Měření ve dvou různých protonových centrech představuje výjimečnou příležitost porovnat vliv rozdílného uspořádání svazků a umožní získat statisticky významná data. Výsledky budou publikovány v odborných mezinárodních časopisech a tematických konferencích. Kromě nastíněných vědeckých cílů a rozšíření závěrů mezi vědeckou komunitu, dalším cílem projektu je vzájemná výměna odborných znalostí mezi institucemi. Práce na projektu významně zvýší odbornou způsobilost všech členů týmu a umožní používání získaných znalostí a metod v budoucím výzkumu.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
OECD FORD - secondary branch
—
OECD FORD - another secondary branch
—
BE - Theoretical physics
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
This project was being realized in the framework of the MOBILITY Activity that aims primarily on establishing and strenghtening ties with foreign research institutions. The control of particular outputs is not implemented by the evalution committee, but the correctness of allocated finances and the adequacy of their use are checked.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Dec 31, 2020
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 27, 2020
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-MSM-8J-U/01:1
Data delivery date
Jun 19, 2021
Finance
Total approved costs
126 thou. CZK
Public financial support
126 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
126 CZK thou.
Public support
126 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Solution period
01. 01. 2019 - 31. 12. 2020