Distributions of secondary particles in proton and carbon-ion therapy: a comparison between GATE/Geant4 and FLUKA Monte Carlo codes
| Autor: | Pierre Gueth, George Dedes, Katia Parodi, M. P. W. Chin, L. Lestand, David Sarrut, Irène Buvat, Andrea Mairani, C. Robert, F. Cerutti, Gerard Montarou, R Nicolini, Christopher Kurz, A. Ferrari, Etienne Testa, Yolanda Prezado, T. T. Bohlen, Paola Sala, G. Battistoni, Pablo G. Ortega |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Imagerie et Modélisation en Neurobiologie et Cancérologie (IMNC (UMR_8165)), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre Léon Bérard [Lyon], Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Imagerie Tomographique et Radiothérapie, Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand (LPC), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CAS-PHABIO, Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2013 |
| Předmět: |
Time Factors
Photon Ion beam Proton Monte Carlo method Nuclear Theory Physics::Medical Physics Heavy Ion Radiotherapy 030218 nuclear medicine & medical imaging Nuclear physics 03 medical and health sciences 0302 clinical medicine Proton Therapy Radiology Nuclear Medicine and imaging Neutron Nuclear Experiment Proton therapy Neutrons Physics Annihilation Radiological and Ultrasound Technology business.industry Radiotherapy Planning Computer-Assisted Radiotherapy Dosage 030220 oncology & carcinogenesis [PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph] Physics::Accelerator Physics Nuclear medicine business Monte Carlo Method |
| Zdroj: | Physics in Medicine and Biology Physics in Medicine and Biology, IOP Publishing, 2013, 58, pp.2879. ⟨10.1088/0031-9155/58/9/2879⟩ Physics in Medicine and Biology, 2013, 58, pp.2879. ⟨10.1088/0031-9155/58/9/2879⟩ Physics in Medicine and Biology; Vol 58 ICT FP7 Publications Database OpenAIRE SESAM Publication Database-FP7 HEALTH HEALTH FP7 Publications Database |
| ISSN: | 0031-9155 1361-6560 |
| DOI: | 10.1088/0031-9155/58/9/2879⟩ |
| Popis: | Monte Carlo simulations play a crucial role for in-vivo treatment monitoring based on PET and prompt gamma imaging in proton and carbon-ion therapies. The accuracy of the nuclear fragmentation models implemented in these codes might affect the quality of the treatment verification. In this paper, we investigate the nuclear models implemented in GATE/Geant4 and FLUKA by comparing the angular and energy distributions of secondary particles exiting a homogeneous target of PMMA. Comparison results were restricted to fragmentation of (16)O and (12)C. Despite the very simple target and set-up, substantial discrepancies were observed between the two codes. For instance, the number of high energy (>1 MeV) prompt gammas exiting the target was about twice as large with GATE/Geant4 than with FLUKA both for proton and carbon ion beams. Such differences were not observed for the predicted annihilation photon production yields, for which ratios of 1.09 and 1.20 were obtained between GATE and FLUKA for the proton beam and the carbon ion beam, respectively. For neutrons and protons, discrepancies from 14% (exiting protons-carbon ion beam) to 57% (exiting neutrons-proton beam) have been identified in production yields as well as in the energy spectra for neutrons. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|