3D Microdosimetry and Studies of the Relative Biological Effectiveness (RBE) in Proton- and Carbon Ion Therapy

Protonterapi er ein avansert type strålebehandling av kreft som kan gje mindre skadar til frisk vev under behandling, samanlikna med tradisjonell strålebehandling med høgenergetiske Røntgenstrålar. Protonterapi er under utbygging internasjonalt og to senter er planlagt i Norge, med estimert oppstart i 2023. Det er knytt ein del usikkerheit til den biologiske effekten av protonstråling, samanlikna med høgenergetiske Røntgenstrålar. Behandlingsplanar (doseplanar) med proton blir derfor per i dag tilpassa (optimert) for å gje ein homogen fysisk stråledose til kreftsvulsten. Men nyare forsking indikerer at vi vil kunne gje ei betre behandling om vi nyttar såkalla biologisk optimering av doseplanar, som i staden for å gje ein homogen fysisk dose vil gje ein homogen biologisk dose til kreftsvulsten. Bakgrunnen for dette er at såkalla biologisk dose gir eit betre mål på effekten av strålinga enn fysisk dose. Biologisk optimering av protonplanar er per i dag ikkje tilgjengeleg i kliniske doseplanleggingssystem, og målet for dette prosjektet er derfor å utvikle eit system for biologisk optimering for protonterapi. Dette vil vere basert på programvare (Monte Carlo system og optimeringsalgoritmer) og ekspertise tilgjengeleg i forskingsgruppa og gjennom internasjonale samarbeidspartnarar. Per i dag er det mange ulike publiserte biologiske modellar for protonterapi, og eit av måla i dette prosjektet blir derfor å vurdere kor godt dei ulike modellane er egna til optimering av protonplanar og korleis val av modell vil påverke biologisk- og fysisk dose til kreftsvulst/målvolum og risikoorgan. Dette vil mellom anna bli vurdert gjennom å analysere korleis bruk av dei ulike modellane vil endre den fysiske dosefordelinga i protonplanane, og i tillegg korleis dette vil endre fordelinga av strålekvalitet (lineær energioverføring – LET). Systemet for biologisk doseoptimering frå prosjektet skal tilretteleggast for bruk i norske protonterapisenter, med planlagt oppstart i 2023.