Προσομοίωση βιολογικών επιπτώσεων σωματίων άλφα σχετικά με την ακτινοθεραπεία με μεθόδους Monte Carlo

Αχταροπούλου, Μαριάννα; Achtaropoulou, Marianna

dc.contributor.author	Αχταροπούλου, Μαριάννα	el
dc.contributor.author	Achtaropoulou, Marianna	en
dc.date.accessioned	2022-11-16T07:46:52Z
dc.date.available	2022-11-16T07:46:52Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56135
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23833
dc.relation	info:eu-repo/grantAgreement/EC/FP7/12345	el
dc.rights	Default License
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	Ιοντίζουσες	el
dc.subject	Ραδιοφάρμακο	el
dc.subject	Βιολογικές επιπτώσεις	el
dc.subject	Monte Carlo	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Ionizing	en
dc.subject	Radiopharmaceutical	en
dc.subject	Biological effects	en
dc.subject	Monte Carlo	en
dc.subject	Monte Carlo	en
dc.subject	Simulation	en
dc.title	Προσομοίωση βιολογικών επιπτώσεων σωματίων άλφα σχετικά με την ακτινοθεραπεία με μεθόδους Monte Carlo	el
dc.title	Simulation of the biological effects of alpha particles in relation to radiotherapy using Monte Carlo methods	en
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	In this thesis we will go through the simulation of the effect of a pioneering radiopharmaceutical against a metastatic bone tumor derived from an initial prostate cancer in elderly men in advanced stage. The Monte Carlo (MC) simulation was performed using the MCNP6 program (version 1.0), but also predicting DNA damage induced by radiotherapy by the radiopharmaceutical, Radium 223. An alpha particle (first described by Ernest Rutherford in 1899) is a positively charged particle emitted from radioactive material. It consists of two neutrons and two protons bound together, so it is the same nucleus as the sun's atom. The interest in alpha particles in radiobiology increased significantly when radon was found to be the main source of radiation in the general population. Initial research showed that if an alpha particle passes through the nucleus, it is enough to kill it. Because of the high value of Linear Energy Transfer-LET compared to the more studied low-LET X-rays or gamma rays, the radiobiological effects of the alpha particle have attracted extensive research interest. Xofigo (Xofigo® Injection, Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc.) is a pioneering therapeutic pharmaceutical product that emits alpha particles. Its active characteristic group radium-223 (as radium-223 dichloride) mimics calcium and selectively targets bone, in particular areas of bone metastases, by forming complexes with the bone mineral hydroxyapatite. The high linear energy transfer of alpha emissions (80 keV/μm) leads to a high frequency of double-stranded DNA breaks in adjacent cancer cells, resulting in a potent cytotoxic effect. The range of alpha particles from radium-223 is less than 100 μm (less than 10 cell diameters), which minimises damage to surrounding normal tissue. In this thesis -using real data of patients examinations- we managed to measure the tumor dimensions, entered them into the MCNP6 (version 1.0) (Monte Carlo N-Particle Transport) program and then calculated the dose received by the metastasis and the surrounding healthy tissue from alpha, beta and gamma radiation and perform an assessment of the biological damage to the cancer cells and the double standard break (DSB) DNA strands.	en
heal.classification	Φυσική	el
heal.classification	Ιοντίζουσες ακτινοβολίες	el
heal.classification	Πυρηνική φυσική	el
heal.classification	Physics	en
heal.classification	Ionizing radiation	en
heal.classification	Nuclear Physics	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-11
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική παρουσιάζουμε μια προσομοίωση της επίδρασης ενός πρωτοποριακού ραδιοφαρμάκου στη θεραπεία ενός μεταστατικού όγκου στα οστά που προέρχεται από πρωτοπαθή καρκίνο του προστάτη, σε ηλικιωμένους άνδρες, σε προχωρημένο στάδιο. Η προσομοίωση Monte Carlo (MC) πραγματοποιήθηκε μέσω του προγράμματος MCNP6 (version 1.0) , αλλά και την πρόβλεψη των βλαβών του DNA που προκαλούνται μέσω ακτινοθεραπείας από το ραδιοφάρμακο, Ράδιο 223. Ένα σωματίδιο άλφα (που περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Ernest Rutherford το 1899) είναι ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο που εκπέμπεται από ραδιενεργό υλικό. Αποτελείται από δύο νετρόνια και δύο πρωτόνια συνδεδεμένα μεταξύ τους, επομένως είναι ο ίδιος πυρήνας με το άτομο του ήλιου. Το ενδιαφέρον για τα σωματίδια άλφα στη ραδιοβιολογία αυξήθηκε σημαντικά όταν το ραδόνιο βρέθηκε να είναι η κύρια πηγή ακτινοβολίας στον γενικό πληθυσμό. Η αρχική έρευνα έδειξε ότι αν ένα σωματίδιο άλφα περάσει από τον πυρήνα, αρκεί για να τον καταστρέψει. Λόγω της υψηλής αξίας της γραμμικής μεταφοράς ενέργειας (Linear Energy Transfer-LET) σε σύγκριση με τις πιο μελετημένες χαμηλού LET ακτίνες Χ ή γ, οι ραδιοβιολογικές επιδράσεις του σωματιδίου άλφα έχουν προσελκύσει εκτεταμένο ερευνητικό ενδιαφέρον. Το Xofigo (Xofigo® Injection, Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc.) είναι ένα πρωτοπόρο θεραπευτικό φαρμακευτικό προϊόν που εκπέμπει σωματίδια άλφα. Η δραστική του χαρακτηριστική ομάδα ράδιο-223 (ως διχλωρίδιο του ραδίου-223) μιμείται το ασβέστιο και στοχεύει επιλεκτικά τα οστά, ειδικότερα περιοχές οστικών μεταστάσεων, σχηματίζοντας σύμπλοκα με το μεταλλικό στοιχείο των οστών υδροξυαπατίτη. Η υψηλή γραμμική μεταφορά ενέργειας των εκπομπών άλφα (80 keV/μm) οδηγεί σε υψηλή συχνότητα θραύσεων δίκλωνου DNA στα παρακείμενα καρκινικά κύτταρα, με αποτέλεσμα μια ισχυρή κυτταροτοξική δράση. Η εμβέλεια των σωματιδίων άλφα από το ράδιο -223 είναι μικρότερη από 100 μm (μικρότερη από 10 κυτταρικές διαμέτρους), το οποίο ελαχιστοποιεί τη βλάβη στον περιβάλλοντα φυσιολογικό ιστό. Εμείς στην παρούσα διπλωματική εργασία, καταφέραμε κάνοντας χρήση πραγματικών δεδομένων ενός ασθενούς, να μετρήσουμε τις διαστάσεις του όγκου, να τις καταχωρήσουμε στο πρόγραμμα MCNP6 (version 1.0) (Monte Carlo N-Particle Transport) και έπειτα να υπολογίσουμε την δόση που δέχεται η μετάσταση και ο γύρω υγιής ιστός από ακτινοβολίες άλφα, βήτα και γάμμα και να πραγματοποιήσουμε μία εκτίμηση των βιολογικών βλαβών των καρκινικών κυττάρων και των θραύσεων των δύο κλώνων DNA (Double Standard Break – DSB)	el
heal.advisorName	Γεωργακίλας, Αλέξανδρος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργακίλας, Αλέξανδρος	el
heal.committeeMemberName	Κόκκορης, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Διακάκη, Μαρία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	96 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false