TOPAS: Fast and easy to use Monte Carlo system for proton therapy
TOPAS:快速且易于使用的质子治疗蒙特卡罗系统
基本信息
- 批准号:8578284
- 负责人:
- 金额:$ 47.32万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-07-01 至 2016-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Automobile DrivingBiologicalBiological ModelsBiologyCellular biologyChargeChemicalsClinicClinicalCollaborationsCommunitiesComplexComputer softwareDNA DamageDNA lesionDataDoseEngineeringFour-dimensionalFrequenciesFundingHeadHealthLaboratoriesLibrariesMainstreamingMedicalModelingNormal tissue morphologyOrganOutcomePatientsPatternPhysicsProcessProtonsPublishingRadiationRadiation therapyRadiobiologyRelative Biological EffectivenessResearchRunningSimulateSpecialistSystemTechniquesTechnologyTherapeuticTimeTouch sensationTumor TissueUniversitiesbaseeffective therapyflexibilitygraphical user interfaceimaging modalityimprovedinnovationinterdisciplinary collaborationionizationparticleproton beamproton therapyresearch studysimulationsuccesstooltreatment planning
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): As proton therapy has joined the mainstream of radiation treatment, Monte Carlo simulation (MC) has been the research engine driving highly accurate dose delivery. The TOPAS Tool for Particle Simulation, developed in the previous funding cycle, makes MC accessible as never before. As radiation therapy pushes to the next challenge, where physics and biology come together, TOPAS will bridge the divide between these two research domains. TOPAS can track any kind of particle through any kind of treatment head, import a patient geometry, score dose, fluence, etc., has advanced graphics and scoring features, and is fully four-dimensional to handle all time-dependent aspects of a simulation. Research physicists use TOPAS to improve proton delivery systems towards safer and more effective treatments, easily setting up and running complex MC simulations that used to take MC specialists months to prepare. Clinical physicists use TOPAS to optimize the therapeutic ratio, simulating patient- specific treatment plans with the full accuracy of MC at the
touch of a button. We will bring the same benefits to the radiobiological community. Where radiobiology research has previously suffered from insufficient interdisciplinary collaboration between physicists and biologists, TOPAS will bridge the gap. TOPAS will let biologists study detailed physics aspects of their experiments and let physicists employ the latest radiobiology results in the clinic. TOPAS will provide a common research platform to proton therapy facilities, biology laboratories and universities. Specific Aim 1: Expand TOPAS to facilitate research on organ effect biology a. Provide a framework for tumor and normal tissue outcome modeling b. Validate by reproducing published data on proton beam normal tissue complications Specific Aim 2: Expand TOPAS to facilitate research on cellular effect biology a. Provide a framework for cellular effect RBE modeling b. Validate by calculating the relative biological effectiveness f proton beams Specific Aim 3: Expand TOPAS to facilitate research on sub-cellular effect biology a. Provide a framework for sub-cellular effect mechanistic modeling b. Validate by reproducing data on ionization frequencies and DNA damage Specific Aim 4: Support and share TOPAS for all user communities a. Support current TOPAS user communities in proton therapy physics b. Reach out to new user communities in other therapy modalities and imaging c. Continuing software innovation, enhanced graphical user interfaces and beyond
描述(由申请人提供):随着质子治疗已成为放射治疗的主流,蒙特卡罗模拟(MC)已成为推动高精度剂量输送的研究引擎。在上一个融资周期中开发的用于粒子模拟的 TOPAS 工具使 MC 变得前所未有的易于使用。随着放射治疗面临下一个挑战,物理学和生物学相结合,TOPAS 将弥合这两个研究领域之间的鸿沟。 TOPAS 可以通过任何类型的治疗头跟踪任何类型的颗粒,导入患者几何形状、评分剂量、注量等,具有先进的图形和评分功能,并且完全是四维的,可以处理模拟的所有与时间相关的方面。研究物理学家使用 TOPAS 来改进质子传输系统,以实现更安全、更有效的治疗,轻松设置和运行复杂的 MC 模拟,而这些模拟过去需要 MC 专家花费数月的时间来准备。临床物理学家使用 TOPAS 优化治疗比例,以 MC 的完全准确性模拟患者特定的治疗计划
轻触按钮。我们将为放射生物学界带来同样的好处。放射生物学研究此前曾因物理学家和生物学家之间的跨学科合作不足而受到困扰,而 TOPAS 将弥补这一差距。 TOPAS 将使生物学家研究其实验的详细物理方面,并让物理学家在临床中应用最新的放射生物学结果。 TOPAS 将为质子治疗机构、生物实验室和大学提供一个共同的研究平台。具体目标 1:扩展 TOPAS 以促进器官效应生物学研究为肿瘤和正常组织结果建模提供框架 b.通过复制已发表的质子束正常组织并发症数据进行验证 具体目标 2:扩展 TOPAS 以促进细胞效应生物学研究提供细胞效应 RBE 建模框架 b.通过计算质子束的相对生物有效性进行验证 具体目标 3:扩展 TOPAS 以促进亚细胞效应生物学的研究提供亚细胞效应机制建模的框架 b.通过复制电离频率和 DNA 损伤的数据进行验证 具体目标 4:为所有用户社区支持和共享 TOPAS支持当前质子治疗物理领域的 TOPAS 用户社区 b.接触其他治疗方式和成像的新用户社区 c.持续的软件创新、增强的图形用户界面等
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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