Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Reducing toxicity in proton therapy through biological optimization

Alternativ tittel: Redusering av biverknadar i protonterapi gjennom biologisk optimering

Tildelt: kr 8,0 mill.

Stråleterapi er ein sentral del av kreftbehandling i Norge og internasjonalt, og om lag halvparten av kreftpasientar får stråleterapi som ein del av behandlinga si. Protonterapi er internasjonalt etablert som eit nytt og lovande alternativ til tradisjonell stråleterapi med Røntgenstråling, og to protonsenter er under bygging i Norge. Hovudfordelen med protonterapi er at det er mulig å konsentrere meir av strålinga til kreftsvulsten slik at stråledosen til friskt vev blir redusert. Dette er viktig for å redusere biverknadar frå behandlinga. Protonterapi har ein sterkare biologisk effekt samanlikna med stråleterapi med Røntgenstråling. Det vil seie at proton vil gjere større skade på ein kreftsvulst enn Røntgenstråling om samme dose blir gitt med begge stråletypar. Denne forskjellen blir ofte kalla relativ biologisk effektivitet (RBE) og blir tatt hensyn til i protonterapi ved hjelp av ein doseskaleringsfaktor på 1.1. I protonklinikkar i dag blir det dermed antatt at proton er 10% meir effektive enn Røntgenstråling. Det er likevel kjent at denne effekten varierer mellom ulike kreftpasientgrupper og også er avhengig av andre faktorer. Denne enkle doseskaleringsfaktoren er derfor sett på som eit svakt punkt i protonterapi, og det er rom for å forbetre behandlinga. I dette prosjektet ønsker vi derfor å utvikle ein betre modell for den biologiske effekten til protonterapi og anvende denne til å forbetre behandlinga gjennom såkalla biologisk optimering av behandlingsplanane i protonterapi. Biologisk optimering er da basert på at ein tar hensyn til variasjonane i biologisk effektivitet for forskjellige kreftsvulstar og pasientgrupper. Ved å innføre biologisk optimisert protonterapi vil vi kunne redusere risikoen for biverknadar frå behandlinga og generelt betre kvaliteten på behandlingsplanar gitt ved norske protonsenter og internasjonalt.

Proton therapy has been established internationally as an important radiotherapy modality and two facilities are planned to open in Norway within four years. The main benefit of protons is the superior dose distribution compared to conventional radiotherapy: A high radiation dose can be delivered to the tumor while minimal dose is deposited distal to the tumor volume since the proton beam stops in the tumor. However, proton therapy has an increased biological effect compared to photon therapy, i.e. protons produce more damage than photons for the same physical dose. A simplistic dose scaling factor, RBE (relative biological effectiveness), of 1.1 is today used clinically, although in vitro, in vivo and recent clinical data show that the RBE effect can be significantly higher and therefore lead to unforeseen toxicity. Our objective is to reduce the risk of toxicity in cancer patients through development, validation and application of a novel biological optimization system for proton therapy, including the different RBE dependencies in the treatment planning process. Clinical use of biological optimization is hindered by uncertainties regarding translation of preclinical results to the clinic, but recent in vivo and clinical data on the proton RBE opens the way to bring RBE modelling forward. We therefore aim to reach our objectives through: i) Using recent clinical and in vivo data to improve and validate in vitro based RBE models for proton therapy. Since recent data demonstrate particularly strong clinical evidence for enhanced RBE in normal brain tissue, we will also focus especially on validating RBE models for application in the treatment of brain tumors. ii) Develop a complete Monte Carlo based computational system for biological optimization, and iii) Apply biological optimization in silico to quantify the potential reduction in risk of toxicity, and identify patient groups eligible for clinical trials with biological optimization.

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek