TFY4315 STRÅLINGSBIOFYSIKK. Biophysics of Ionizing Radiation

Like dokumenter
Eksamensoppgave i TFY4315 Strålingsbiofysikk

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

EKSAMENSOPPGAVE I SØK 1002 INNFØRING I MIKROØKONOMISK ANALYSE

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

EKSAMENSOPPGAVE I BI2034 Samfunnsøkologi EXAMINATION IN: BI Community ecology

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

EKSAMENSOPPGAVE I BI3013 EKSPERIMENTELL CELLEBIOLOGI

Eksamensoppgave i GEOG1004 Geografi i praksis Tall, kart og bilder

Eksamensoppgave i GEOG Geografi i praksis - Tall, kart og bilder

Eksamensoppgave i GEOG1001 Menneske og sted II

EKSAMENSOPPGAVE I FAG TKP 4105

UNIVERSITY OF OSLO DEPARTMENT OF ECONOMICS

UNIVERSITY OF OSLO. Make sure that your copy of this examination paperis complete before answering.

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Exam in Quantum Mechanics (phys201), 2010, Allowed: Calculator, standard formula book and up to 5 pages of own handwritten notes.

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Geografisk institutt

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Examination paper for (BI 2015) (Molekylærbiologi, laboratoriekurs)

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Eksamensoppgave i GEOG Befolkning, miljø og ressurser

The exam consists of 2 problems. Both must be answered. English

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Oppgave 1a Definer følgende begreper: Nøkkel, supernøkkel og funksjonell avhengighet.

Examination paper for BI2034 Community Ecology and Ecosystems

Neural Network. Sensors Sorter

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Eksamensoppgave i AFR1000 Innføring i Afrikastudier

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Eksamensoppgave i GEOG Menneske og sted I

Eksamensoppgave i GEOG1005 Jordas naturmiljø

EXAM TTM4128 SERVICE AND RESOURCE MANAGEMENT EKSAM I TTM4128 TJENESTE- OG RESSURSADMINISTRASJON

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Slope-Intercept Formula

TFY4170 Fysikk 2 Justin Wells

Eksamensoppgave i SØK1002 Mikroøkonomisk analyse

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITY OF OSLO DEPARTMENT OF ECONOMICS

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Siste seminar: Foreslåtte oppgaver basert på ønsker.

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Eksamensoppgave i POL1003 Miljøpolitikk, energipolitikk og ressursforvaltning

Examination paper for SØK2009 International Macroeconomics

Eksamensoppgave i SOS1000 Innføring i sosiologi

FINAL EXAM IN STA-2001

UNIVERSITY OF OSLO DEPARTMENT OF ECONOMICS

UNIVERSITETET I OSLO

MID-TERM EXAM TDT4258 MICROCONTROLLER SYSTEM DESIGN. Wednesday 3 th Mars Time:

Besvar tre 3 av følgende fire 4 oppgaver.

5 E Lesson: Solving Monohybrid Punnett Squares with Coding

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Eksamensoppgave i SOS1000 Innføring i sosiologi Examination paper for SOS1000 Introduction to Sociology

Exercise 1: Phase Splitter DC Operation

UNIVERSITETET I OSLO

Dynamic Programming Longest Common Subsequence. Class 27

Oppgave. føden)? i tråd med

KROPPEN LEDER STRØM. Sett en finger på hvert av kontaktpunktene på modellen. Da får du et lydsignal.

Eksamen ENG1002/1003 Engelsk fellesfag Elevar og privatistar/elever og privatister. Nynorsk/Bokmål

Speed Racer Theme. Theme Music: Cartoon: Charles Schultz / Jef Mallett Peanuts / Frazz. September 9, 2011 Physics 131 Prof. E. F.

Bokmål / Nynorsk / English NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK. Eksamen TFY4185 Måleteknikk

UNIVERSITETET I OSLO

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 1 av 5 INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK

Eksamensoppgave i SANT2100 Etnografisk metode

International Economics

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

HØGSKOLEN I NARVIK - SIVILINGENIØRUTDANNINGEN

Eksamensoppgave i BI 1003 Evolusjonsbiologi, økologi og etologi

Eksamensoppgave i SANT3508 Globalization Theory and Culture

Eksamensoppgave i SØK2008 Offentlig økonomi

0:7 0:2 0:1 0:3 0:5 0:2 0:1 0:4 0:5 P = 0:56 0:28 0:16 0:38 0:39 0:23

Newtons fargeskive. Regnbuens farger blir til hvitt. Sett skiva i rask rotasjon ved hjelp av sveiva.

NTNU, TRONDHEIM Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for sosiologi og statsvitenskap

Eksamen PSY1010 / PSYC1100 Forskningsmetode I

Information search for the research protocol in IIC/IID

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Eksamensoppgave i GEOG Istider og glasiale prosesser

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Oppgavesett kap. 6 (3 av..) GEF2200

EKSAMENSOPPGAVE HØST 2011 SOS1000 INNFØRING I SOSIOLOGI

UTMATTING OG SAMMENBRUDD AV MARINE KONSTRUKSJONER FATIGUE AND COLLAPSE OF MARINE STRUCTURES (English translation)

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Vekeplan 4. Trinn. Måndag Tysdag Onsdag Torsdag Fredag AB CD AB CD AB CD AB CD AB CD. Norsk Matte Symjing Ute Norsk Matte M&H Norsk

Institutt for fysikk Kontaktperson ved eksamen: Professor Berit Kjeldstad

Bokmål / Nynorsk / English NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK. Eksamen TFY4185 Måleteknikk

Eksamen i FY3466 KVANTEFELTTEORI II Tirsdag 20. mai :00 13:00

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i SANT1001 Sosial organisasjon og identitetsdannelse

NTNU, TRONDHEIM Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for sosiologi og statsvitenskap

Andrew Gendreau, Olga Rosenbaum, Anthony Taylor, Kenneth Wong, Karl Dusen

Utsatt eksamen ECON2915

Ringvorlesung Biophysik 2016

MID-TERM EXAM IN TEP4125 THERMODYNAMICS 2 Friday 28 March 2014 Time: 10:30 11:30

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Transkript:

Side 1 av 7 / Page 1 of 7 EKSAMENSOPPGÅVER Examination paper TFY4315 STRÅLINGSBIOFYSIKK Biophysics of Ionizing Radiation Eksamensdato /date of exam: Fredag / Friday 08.06.2012 Eksamenstid / time for the exam: Kl. 09.00 13.00 Fagleg kontakt under eksamen/ Contact during the exam: Anne Beate Langeland Marthinsen Tlf: 73593428 / 91813451 Tillatte hjelpemiddel: Examination support materials: (D): Ingen trykte eller handskrevne hjelpemiddel tillatt Bestemt, enkel kalkulator tillatt No written and handwritten examination support materials are permitted. A specified, simple calculator is permitted. Eksamensoppgåver på norsk side 2 4 Examination papers in English page 5-7

Eksamensoppgåver på norsk Side 2 av 7 /Page 2 of 7 (for English see page 5) Oppgåve 1 a) Absorpsjon av ioniserande stråling i biologisk material kan bli klassifisert som enten direkte eller indirekte ioniserande. Forklar kort denne forskjellen i absorpsjon av stråling Kva typar stråling er assosiert med dei to formene for absorpsjon? b) Kva er direkte og indirekte effekt av stråling? c) Kva er eit fritt radikal, og kvifor viser slike partiklar stor grad av kjemisk reaktivitet? Nemn hovudtypane av vatnradikalar produsert av stråling. d) Den indirekte effekten av stråling på biologisk material (via radiolyse av vatn) kan delast inn i fysiske, kjemiske og biologiske stadier. Kva for karakteristiske prosessar er knytt til desse stadia, og i kva tidsintervall etter stråling vil dei opptre? Oppgåve 2 a) Stråling kan føra til enkelttrådbrudd (SSB) og dobbelttrådbrudd (DSB) i DNA molekyl. Gje ei kort skjematisk oversikt over strukturen til eit DNA molekyl og forklar forskjellane mellom desse to formene for DNA trådbrudd og deira biologiske konsekvensar. b) Stråleskader til pattedyrceller kan operativt delast inn i tre kategoriar: letale, potensielt letale og subletale. Kva er forskjellane mellom desse skadetypane? c) Forklar korleis reparasjon av subletal skade, refordeling i cellesyklus (reassortment) og repopulasjon kan visast i splitt dose eksperiment. d) Ein cellepopulasjon blir bestrålt med γ-stråling. Forklar kvifor frekvensen av kromosom aberrasjonar (aberrasjonar pr. celle) kan sjåast som ein linjer kvadratisk funksjon av stråledosen.

Side 3 av 7 /Page 3 of 7 Oppgåve 3 a) Kva meiner ein med hyperfraksjonering, akselerert behandling og hypofraksjonering i stråleterapi, og kva er formåla med slike fraksjoneringsregime samanlikna med konvensjonell fraksjonering? b) BED (biologisk effektiv dose) av stråling på ein svulst kan bli berekna frå likninga: BED = D (1+ / ) når totaldose D er delt i n fraksjonar med fraksjonsdose d, og det er nok tid til reparasjon mellom kvar fraksjon. Vis korleis den lineærkvadratiske modellen er brukt til å finna denne likninga for BED. c) Eit standard fraksjoneringsregime for ein spesiell type stråleterapi er 2 Gy x 30 fraksjonar gitt 5 dagar/ veke. Rekn ut den biologisk effektive dosen BED for tidlig effektar (α/β = 10) and seine effektar (α/β = 3). Dosen pr. fraksjon blir redusert til 1.5 Gy. Kor mange fraksjonar trengst for at i) tidlege effektar ii) seine effektar skal bli som ved standard regime? d) Anta at det skjer ei konstant celledeling (proliferasjon) gjennom strålebehandlingstida: N = N 0 e λt der N = tal på klonogene celler ved tida t, N 0 = tal på klonogene celler ved start og λ er ein konstant. Korleis blir likninga for BED modifisert på grunn av tumor proliferasjonen? Oppgåve 4 Stråling er absorbert i biologisk material. a) Kva er lineær energi transfer (LET)? Kvifor er LET eit gjennomsnittleg mål? b) Definer omgrepet relativ biologisk effektivitet (RBE).

Side 4 av 7 /Page 4 of 7 c) Ei typisk dose overlevingskurve (i linjært logaritmisk plot) for røntgenstråling har ei karakteristisk skulder. Tilsvarande overlevingskurve for nøytronstråling har ikkje slik skulder. Bruk røntgenstråling som referanse og nøytronstråling som teststråling. Kva hender med RBE når ein aukar overlevingsfraksjonen (tilsvarar minking av stråledosen)? gir røntgen og nøytronstrålinga i fleire fraksjonar separert med nok tid imellom slik at ein sikrar reparasjon av subletale skader? d) Kvifor har stråling med LET verdi på omlag 100 kev/μm størst verdi av RBE? e) Skisser ei typisk djupdosekurve for protonstråling. Kvifor kan bruk av protonstråling vera eit godt alternativ til bruk av fortonar i stråleterapi?

Examination papers in English Side 5 av 7 /Page 5 of 7 Problem 1 a) Absorption of ionizing irradiation in biological material can be classified as either directly or indirectly ionizing. Explain shortly this difference in radiation absorption. What types of radiation are associated with the two forms of absorption? b) What is direct and indirect action of radiation? c) What is a free radical, and why do such particles show high degree of chemical reactivity? Enumerate the main water radicals produced by radiation. d) The indirect action of X-rays on biological material (via radiolysis of water) can be divided into physical, chemical and biological stages. Which characteristic processes are connected to these stages, and in which time intervals after radiation will they appear? Problem 2 a) Radiation may lead to single strand breaks (SSB) and double strand breaks (DSB) in DNA molecules. Give a short schematic overview of the structure of a DNA molecule and explain the differences between these two forms of DNA strand breaks and their biological consequences. b) Radiation damages to mammalian cells can operationally be divided into three categories; lethal, potentially lethal, and sublethal. What are the differences between these types of damages? c) Explain how sublethal damage repair, reassortment and repopulation can be visualized in split dose experiments. d) A cell population is irradiated with γ-rays. Explain why the frequency of chromosomal aberrations (aberrations pr cell) can be seen as a linear quadratic function of the radiation dose.

Side 6 av 7 /Page 6 of 7 Problem 3 a) What is meant by hyperfractionation, accelerated treatment and hypofractionation in radiotherapy, and what are the aims of such fractionation regimens compared to conventional fractionation? b) BED (biologically effective dose) of radiation on a tumor can be calculated as: BED = D (1+ / ) when a total dose D is divided in n fractions with fraction dose d, and there is suitable time for cell recovering between each fractions. Show how the linear quadratic model is used to find this equation for BED. c) A standard fractionation regimen for a special type of radiotherapy is 2 Gy x 30 fractions given 5 days/ week. Calculate the biological effective dose BED for early effects (α/β = 10) and late effects (α/β = 3). The dose pr. fraction is reduced to 1.5 Gy. How many fractions are needed if iii) the early effects iv) the late effects should be equal to the standard regimen? d) Assume that the rate of cellular proliferation is constant throughout the overall treatment time: N = N 0 e λt Where N = number of clonogens at time t, N 0 = initial number of clonogens and λ is a constant. How will the equation of BED be modified due to the tumor proliferation? Problem 4 Radiation is absorbed in biological material. a) What is linear energy transfer (LET)? Why is LET an average quantity? b) Define the concept relative biological effectiveness (RBE).

Side 7 av 7 /Page 7 of 7 c) A typical dose survival curve (in a linear-logarithmic plot) for X-rays has a characteristic shoulder. A corresponding survival curve for neutron radiation shows no such shoulder. Using X-rays as reference radiation and neutrons as testradiation, what happens to RBE when increasing the survival fraction (corresponding to lowering radiation dose)? giving the X-ray and neutron radiations in several fractions separated by enough time intervals to secure repair of sublethal damages? d) Why has radiation with LET of about100 kev/μm the greatest values of RBE? e) Sketch out a typically depth dose curve for proton radiation. Why can use of proton radiation be a good alternative to photons in radiation therapy?