Υπολογισμός αναμενόμενων σύνθετων βλαβών DNA στην περίπτωση θεραπείας πρωτονίων με μεθόδους προσομοίωσης Monte Carlo

Κατράδη-Μέξη, Κωνσταντίνα; Κatradi-Mexi, Konstantina

dc.contributor.author	Κατράδη-Μέξη, Κωνσταντίνα	el
dc.contributor.author	Κatradi-Mexi, Konstantina	en
dc.date.accessioned	2016-10-25T06:26:58Z
dc.date.available	2016-10-25T06:26:58Z
dc.date.issued	2016-10-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43888
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9541
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Θεραπεία πρωτονίων	el
dc.subject	Monte Carlo προσομοίωση	el
dc.subject	Σχετική βιολογική αποδοτικότητα	el
dc.subject	Κλάσμα επιβίωσης	el
dc.subject	Ομαδοποιημένες βλάβες DNA	el
dc.subject	Monte Carlo simulations	en
dc.subject	RBE	en
dc.subject	Survival fraction	en
dc.subject	Clustered DNA damages	en
dc.subject	Proton therapy	en
dc.title	Υπολογισμός αναμενόμενων σύνθετων βλαβών DNA στην περίπτωση θεραπείας πρωτονίων με μεθόδους προσομοίωσης Monte Carlo	el
dc.title	Calculation of expected clustered DNA damages in proton therapy by Monte Carlo simulations	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Iατρική Φυσική	el
heal.classification	Medical Physics	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-19
heal.abstract	H θεραπεία πρωτονίων χρησιμοποιείται τις τελευταίες δεκαετίες για συγκεκριμένους τύπους καρκίνου όπως του προστάτη, του στήθους, του πνεύμονα κ.α. Η χρήση της αυξάνεται εξαιτίας του γεγονότος ότι η ακτινοβολία των πρωτονίων μπορεί να κατευθυνθεί μόνο στις καρκινικές περιοχές του σώματος. Αυτό την καθιστά μια θεραπεία με μεγάλη ακρίβεια και με μειωμένο κίνδυνο έκθεσης του υγιή ιστού στην ακτινοβολία. Επομένως είναι μια θεραπεία με μικρότερο αριθμό επιπλοκών και παρενεργειών σε σχέση με άλλες. Λιγότερες επιπλοκές σημαίνει ότι οι γιατροί μπορούν να προσφέρουν υψηλότερες δόσεις ακτινοβολίας πρωτονίων σε καρκινικούς ιστούς και μία αυξημένη δόση της ακτινοβολίας πρωτονίων μπορεί να βελτιώσει τις πιθανότητες για ένα επιτυχές αποτέλεσμα. Η στοχευμένη θεραπεία είναι πάντα σημαντική για τη θεραπεία του καρκίνου και ιδιαίτερα κρίσιμη είναι για τους ασθενείς που έχουν όγκους σε ευαίσθητες περιοχές του σώματος όπως ο εγκέφαλος. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία μελετήσαμε δύο ρεαλιστικά μοντέλα για περιπτώσεις θεραπείας καρκίνου με πρωτόνια. Το ένα μοντέλο αφορά το οστεοσάρκωμα και το σάρκωμα του Ewing (καρκινικοί όγκοι στα οστά) και το άλλο το μυελοβλάστωμα (καρκινικός όγκος στον εγκέφαλο). Η θεραπεία για αυτά τα είδη καρκίνου γίνεται σε παιδιά έως 9 ετών. Κάναμε Monte Carlo προσομοιώσεις για τα πρωτόνια με τη χρήση του λογισμικού προσομοίωσης MCDS και υπολογίσαμε τους αριθμούς των διαφόρων τύπων ομαδοποιημένων βλαβών DNA ανά κύτταρο (DSBs, SSBs, NON-DSBs) για διαφορετικά ποσοστά συγκέντρωσης οξυγόνου των κυττάρων του όγκου και για διαφορετικούς αριθμούς χρωμοσωμάτων του DNA για τα δύο μοντέλα. Παρατηρήθηκε πως υπάρχει μια σχέση ανάμεσα στη ποσοστιαία συγκέντρωση του οξυγόνου και του αριθμού των βλαβών, όπως επίσης και ανάμεσα στον αριθμό των χρωμοσωμάτων και τον αριθμό των βλαβών. Παραθέσαμε διαγράμματα με τους αριθμούς των βλαβών συναρτήσει του βάθους του όγκου και της ενέργειας του σωματιδίου και για διάφορες τιμές συγκέντρωσης οξυγόνου. Στη συνέχεια κάναμε πάλι προσομοιώσεις με τη χρήση του λογισμικού προσομοίωσης MCDS για τα ίδια μοντέλα αλλά με ακτινοβολία προερχόμενη από Cs-137 (φωτόνια). Βρήκαμε και για αυτή τη θεραπεία τους αριθμούς των διαφόρων τύπων ομαδοποιημένων βλαβών του DNA και τους συγκρίναμε με αυτούς της θεραπείας πρωτονίων για να γίνει ξεκάθαρο πόσο αποδοτικότερη είναι η θεραπεία της εργασίας μας έναντι εκείνης των φωτονίων. Παραθέσαμε διαγράμματα με τις ίδιες μεταβλητές όπως και στα πρωτόνια. Υπολογίσαμε επίσης την σχετική βιολογική αποδοτικότητα (RBE) των πρωτονίων για βλάβες DSB και NON-DSB και σχεδιάσαμε το διάγραμμα του RBE συναρτήσει του βάθους του όγκου. Ακόμη συμπεριλάβαμε στην προσομοίωση μας και την ουσία DMSO και είδαμε πώς ανάλογα με τη παρουσία της ή μη μεταβάλλονται οι αριθμοί των διαφόρων τύπων ομαδοποιημένων βλαβών που επιφέρουν τα πρωτόνια και τα φωτόνια. Για το DMSO σχεδιάσαμε διαγράμματα που γίνονται κατανοητές οι μεταβολές του αριθμού των βλαβών ανάλογα με τη χρήση ή όχι του DMSO στην θεραπεία πρωτονίων και φωτονίων αντίστοιχα. Τέλος, υπολογίσαμε τα κλάσματα επιβίωσης για τα φωτόνια και τα πρωτόνια, τα συγκρίναμε και σχεδιάσαμε το κλάσμα επιβίωσης τους συναρτήσει της δόσης, έτσι ώστε να αποδείξουμε και πάλι την υπεροχή της θεραπείας πρωτονίων έναντι εκείνης των φωτονίων.	el
heal.abstract	The last decades, proton therapy is used for certain types of cancer such as prostate, lung or breast cancer. Proton therapy adoption increases throughout the years, as proton radiation can be directed to reach only the body areas affected by cancer. This leads to less risky therapy as healthy tissue will be exposed to less radiation. This can reduce the risk of complications and side effects. Fewer treatment complications helps physicians to deliver higher doses of proton radiation to cancer sites. And an increased proton dose radiation can improve the chances of a successful outcome. Targeted treatment is always important for cancer treatment. It can be particularly crucial for patients who have tumors in delicate areas of the body such as brain. In this thesis, we discuss about two realistic models for cancer treatment with proton therapy. One model is for osteosarcoma and Ewing sarcoma (bone tumors) and the other one for medulloblastoma (brain tumor). Children up to nine years old receive proton therapy for these kind of tumors. We performed Monte Carlo simulations for protons using MCDS simulation software. We calculated the different types of clustered DNA damages per cell (DSBs, SSBs, NON-DSBs) for different values of tumor oxygen concentration and for different number of chromosomes for the two models. We have observed two positive correlations. One between the oxygen concentration and the number of damages and the another one between the number of chromosomes and the number of damages. We presented charts showing the number of clustered DNA damages per cell as a function of the tumor depth and as a function of the protons’ energy for different values of oxygen. Then, we performed simulations using MCDS simulation software for the same models but for radiation from Cs-137 (photons). We calculated the numbers of different types of clustered DNA damages per cell that were caused by photons and we compared them with those of proton therapy in order to be clear the superiority of proton therapy against photon therapy. Photons charts were presented similar to those mentioned above. Moreover, we calculated the RBE for DSB and NON-DSB for protons and we plotted a chart showing RBE as a function of tumor depth. Furthermore, we used DMSO in our simulation and we presented the changes in numbers of different types of DNA damages, that protons and photons cause, with its presence or absence. We plotted diagrams to show these changes. Finally, we calculated the survival fraction for photons and protons. We compared these values and we presented charts showing the survival fraction as a function of dose, so that we will reveal that protons are preferable to photons.	en
heal.advisorName	Γεωργακίλας, Αλέξανδρος	el
heal.committeeMemberName	Zάννη-Βλαστού, Ρόζα	el
heal.committeeMemberName	Κόκκορης, Μιχαήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	145 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true