Die Wirkung von Strahlung entschlüsseln: Einsatz hochmoderner Monte-Carlo-Simulationen zur Modellierung biologischer Effekte auf zellulärer Ebene für eine präzisere Krebsbehandlung.

Die Herausforderung

Teilchenstrahlen weisen eine erhöhte relative biologische Wirksamkeit (RBE) im Vergleich zu Photonenstrahlen auf. Die Berechnung der RBE ist jedoch hochkomplex. Bestehende Modelle wie LEM oder MKM weisen Abweichungen von bis zu 30 % auf, und ihre klinische Etablierung für Protonenstrahlen steht noch aus. Es besteht ein dringender Bedarf an präziseren Vorhersagen über die Effekte auf zellulärer Ebene.

Wissenschaftlicher Ansatz

Das Projekt nutzt Monte-Carlo-Simulationen als hocheffiziente Methode zur Charakterisierung ionisierender Strahlung. Ein Fokus liegt auf der Optimierung und experimentellen Validierung komplexer chemischer und biologischer Effekte im Monte-Carlo-Code Geant4-DNA. Dabei wird insbesondere untersucht, ob die Anzahl und Verteilung von DNA-Schäden durch die Simulationen korrekt abgebildet werden.

Ziele und Auswirkungen

Das Ziel ist die Erstellung klinisch robuster Vorhersagen der RBE für Protonen und Kohlenstoffionen. Dies führt zu einem besseren Verständnis der Strahlungswirkung auf zellulärer Ebene und ermöglicht eine präzisere Dosimetrie bei der Krebsbehandlung.