WP4 Coordinatori
I coordinatori del WP4 sono: A. Schiavi e M. Schwarz
WP4 Collaboratori
I collaboratori al WP4 sono elencati nella seguente tabella:
| Nome | Unità | FTE | Nome | Unità | FTE | Nome | Unità | FTE |
| Schwarz M. | TIFPA | 0.02 | Kraan A. | PI | 0.1 | Sart A. | RM1 | 0.5 |
| Muraro S. | MI | 0.2 | Paiar F. | PI | 0.1 | Schiabi A. | RM1 | 0.3 |
| Mattei I. | MI | 0.2 | Rosso V. | PI | 0.1 | Patera V. | RM1 | 0.1 |
| Dong Y. | MI | 0.2 | Ursino S. | PI | 0.1 |
Obiettivi principali
L'obiettivo principale del WP4 è quello di esplorare il pieno potenziale dell'irradiazione FLASH eseguendo uno studio approfondito utilizzando simulazioni Monte Carlo. Approfittando della sinergia con il WP1, alcuni casi di trattamento del tumore saranno esplorati utilizzando protoni ed eletttroni rispetto alla RT convenzionale. Particolare attenzione sarà posta nell'esplorare l'impatto delle diverse strategie di erogazione del fascio, cercando di valutare come protoni ed elettroni possono aiutare a semplificare l'irradiazione del paziente ottenendo la stessa efficacia in termini di TCP.
Compito 1 - Identificazione dei casi clinici
L'identificazione di tumori (tipo, posizione e protocolli dosimetrici/di pianificazione) in cui l'effetto FLASH potrebbe offrire il più alto beneficio differenziale rispetto alle irradiazioni convenzionali (PI e TIFPA) sarà oggetto di studio, così come la selezione di casi clinici reali e il confronto con strumenti MC e tecniche di ottimizzazione (PI).
Compito 2 - Potenziamento delle simulazioni Monte Carlo
Il Compito 2 si concentra sull'impostare un flusso di lavoro completo dall'inizio alla fine per le simulazioni MC. Il codice FLUKA sarà utilizzato per eseguire simulazioni dettagliate dei piani di irraggiamento dei pazienti. Fondamentale sarà la definizione di modelli del beamline per fasci di protoni ed elettroni, così come l'inserimento della geometria e della morfologia del paziente dai dati diagnostici per immagini (ad es. TC o NMR). Infine si imposteranno scorer MC risolti nel tempo per fornire informazioni sul rateo di dose e sulla qualità delle radiazioni sulla scala temporale indicata dagli studi del WP1 (Roma1, MI e TIFPA).
Compito 3 - Ottimizzazione dei piani di trattamento utilizzando DADR DMF
Si implementerà uno strumento di ottimizzazione in esecuzione su hardware GPU per consentire una rapida esplorazione delle strategie di ottimizzazione (Roma1). Il primo tentativo utilizzerà il Dose Modifying Factor (DMF) più favorevole assumendo un Dose-Averaged Dose-Rate (DADR). I piani selezionati saranno simulati e ottimizzati (Roma1 e MI) e il risultato sarà confrontato con le attuali tecniche di irradiazione all'avanguardia (PI e TIFPA).
Compito 4 - Inverse planning utilizzando “FRIDA DMF”
Un nuovo modello per DMF sarà studiato in stretta collaborazione con le altre WP FRIDA. Il cosiddetto "FRIDA DMF" sarà implementato nello strumento di ottimizzazione (Roma1), suddividendo la deposizione della dose locale in due contributi principali: una dose FLASH e una dose frazionata nel tempo.
WP4 Conseguibili
Gli obiettivi conseguibili del WP4 sono riepilogati nella tabella seguente:
| Deliv. | Nome | Descrizione | Durata (M) | Deliv. | Nome | Descrizione | Durata (M) |
| D4.1 | Identificare i tumori | Identificazione di tumori in cui l'effetto FLASH potrebbe offrire il più alto beneficio differenziale. | 6 | D4.8 | VHEE e protoni | Valutazione e ottimizzazione dei casi selezionati utilizzando fasci di elettroni e protoni VHEE. | 28 |
| D4.2 | Selezione dei casi | Selezione di casi clinici per i tumori identificati. | 12 | D4.9 | FRIDA DMF | Implementazione del DMF a seconda del tessuto e della struttura temporale dell'irradiazione considerata. | 32 |
| D4.3 | Workflow irradiazione MC | Flusso di lavoro completo dall'inizio alla fine per la simulazione MC di un piano di irradiazione utilizzando fasci di elettroni o protoni. | 6 | D3.3.1 | Valutazione finale e confronto | Rapporto sul confronto dei piani di trattamento con ratei di dose standard e FLASH. Rapporto sul DMF statico preclinico e sul DMF dinamico FRIDA. | 36 |
| D4.4 | Ottimizzazione con DADR DMF | Ottimizzazione del piano di trattamento utilizzando la matrice di influenza della dose prodotta dalle simulazioni MC. Utilizzare DADR DMF. | 6 | ||||
| D4.5 | Sorgente MC per FLASH | Implementazione di una sorgente pencil beam per simulazioni MC tenendo conto della struttura temporale degli impulsi per l'acceleratore RF e l'accelerazione laser-plasma. | 12 | ||||
| D4.6 | Scorer temporali MC | Implementazione di scorer in grado di registrare la deposizione della dose e la qualità delle radiazioni sulle scale temporali pertinenti. | 16 | ||||
| D4.7 | Caso di studio IORT | Valutazione completa di un trattamento a elettroni a bassa energia per IORT utilizzando DMF statico. | 20 |