Calculation of doses in cell compartments using Geant4

0524716 - ÚJF 2021 CZ eng D - Thesis
Šefl, Martin
Calculation of doses in cell compartments using Geant4.
Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i. Defended: České vysoké učení technické v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. 07.02.2019. - Praha: České vysoké učení technické, 2018. 108 s.
R&D Projects: GA ČR GJ17-03403Y
Institutional support: RVO:61389005
Keywords : Geant4-DNA * S-values * Geant4
OECD category: Radiology, nuclear medicine and medical imaging
https://www.fjfi.cvut.cz/cz/studium/doktorske-studium/archiv-doktorskych-praci/732-sefl-martin

Předkládaná práce pojednává o několika aspektech odezvy buněk na ozáření. cíle práce byly: spočíst sub-buněčné S-values pomocí Geant4, ohodnotit dopad nových a původních modelů pro transport elektronů ve vodě v Geant4-DNA na tyto hodnoty, demonstrovat využití S-values na výpočet odezvy buněčné populace v cílené radioterapii a vyvinout aplikaci pro snadnější dozimetrické hodnocení radiobiologických experimentů. Byl předveden výpočet S-values pro vybrané modely buněk. Model přežití proliferující buněčné populace byl rozšířen pro exponenciální příjem radionuklidu, což umožňuje snížení nejistoty modelu přežití buněk pro cílenou radioterapii. Dále je prezentována aplikace v Geant4 pro snazší modelování radiobiologických experimentů v mikrozkumavkách. Výsledky výpočtů s touto aplikací demonstrují vliv tvaru zkumavky na dávkovou distribuci ve vzorcích ozářených protony.

Presented doctoral thesis deals with the response of cells to radiation. The objectives of the thesis were: to calculate the sub-cellular S-values using Geant4, to assess the impact of the new and default models of low-energy electron transport in Geant4-DNA on S-values, to demonstrate the application of S-values to predict the survival of cells in targeted therapy, and to develop an application for easy dosimetric evaluation of the radiobiological experiments. The calculation of S-values is demonstrated. The model of proliferating cell population is extended for irradiation by a decaying source to allow for a delay caused by exponential uptake of the radionuclide. The application based on Geant4 for modeling of radiobiological experiments in microtubes is presented. The application is used to demonstrate the impact of the microtube shape on the dose distribution for the radiobiological experiments with protons.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0309025