deeltjesfysica in het ziekenhuis

deeltjesfysica
in het
ziekenhuis
sb/KO1003/1
onderzoeksonderwerpen
• stralingsschade in grote biomoleculen
• radiobiologie
• weefselschade en functieverlies
• expressie van eiwitten in cellen
• instrumentatie voor protontherapie
• Time of Flight Positron Emissie Tomographie
• gemeenschappelijke factor: particle therapy
• gereedschapskist:
• ionenbundels
• detector technologie, signaal verwerking, data handling
• grootschalige simulaties
sb/KO1003/2
time of flight PET
• hogere gevoeligheid PET imaging
• betere beelkwaliteit / lagere stralingsdosis
• in-vivo dosimetrie voor particle therapy
• contactpersoon: Peter Dendooven
sb/KO1003/3
time of flight PET: betere beelden
no TOF
0.5 ns TOF
www.medical.philips.com Philips Gemini TruFlight PET/CT promo brochure
sb/KO1003/4
technologie ontwikkeling
• nieuwe scintillatie kristallen: L(Y)SO, LaBr3
• hoge lichtopbrengst
• snel
• nieuwe photosensor: silicon photomultiplier
(SiPM)
~13 mm
• snel
• hoge versterking
• klein en robuust
• ongevoelig voor magneetvelden
² combinatie PET+ MRI
• nieuwe detector geometrie:
monolithisch kristal op sensor array
sb/KO1003/5
tools: experimenten en simulaties
monolithic detector
SiPM array
16-channel amplifier
sb/KO1003/7
radiobiologie
• stralingsschade in gezond weefsel
• diermodellen
• functieverlies, histologie
• meebestralen andere organen
• RadioBiologicalEffectiveness (RBE) functieverlies
• cel cultures
• RBE voor expressie enzymen (bijv. fibrosis)
• contactpersoon: Marc Jan van Goethem
sb/KO1003/8
experimentele opstelling
bea
m
sb/KO1003/9
experimentele opstelling
sb/KO1003/10
ruggemerg
• zone met lage dosis rond primair bestraald gebied remt herstel
brain
brain
brain
brain
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
T1
T2
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
T1
T2
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
T1
T2
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
T1
T2
schadelijke dosis
niet-schadelijke dosis, herstel uitgeschakeld
herstel mogelijk
sb/KO1003/11
P van Luijk et al. Int J Radiat
Oncol Biol Phys. 2005;61:892
long: functieverlies en weefselbeschadiging
voor bestraling
ademhalingsfrequentie
250
200
150
0
Novakova-Jiresova A et al.
Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2007;67:1510
sb/KO1003/12
5
10
15
20
tijd na bestraling (weken)
25
30
RadioBiologicalEffectiviviteit
• voor celdood sterk effect
W. Weyrather, GSI
• hoe zit het met RBE voor
• functieverlies
• enzym activiteit
sb/KO1003/13
instrumentatie particle therapy
• contactpersoon: Sytze Brandenburg
• doel: minimale dosis in gezond weefsel
• nauwkeurig afleveren en meten dosis
• gantry
• snelle scanning
• correctie beweging tunor en organen
• behandel plannen
• nauwkeurige bepaling protondracht uit CT-imaging
• orgaan en tumor beweging
• absolute dosimetrie (samenwerking NMi-VSL)
• gerelateerd aan toekomstige protontherapie faciliteit @ UMCG
sb/KO1003/14
stralingsfysica van grote biomoleculen
• microscopic understanding radiation damage biological systems
• directe schade in botsingen van ionen/fotonen met moleculen
• indirecte schade via door de straling geproduceerde
• contactpersoon: Thomas Schlathölter
sb/KO1003/15
radiation action on trapped nanosolvated DNA
molecular dynamics underlying
biological radiation damage
sb/KO1003/16
radiation action on plasmid DNA
Fluoresence intensity
strand break induction in
solvated and dry DNA
sb/KO1003/17
super coil
20 Gy
5 Gy
30 Gy
single strand break
double strand break
Migration distance through gel
radiation action small DNA building blocks
kinematically complete determination
of radiation induced molecular dissociation
α
sb/KO1003/18
projecten en stages (BSc en MSc)
• zie onze website
http://www.rug.nl/kvi/research/acceleratorphysics/studentProjects
http://www.rug.nl/kvi/research/atomicphysics/studentProjects
sb/KO1003/19