Journal articles
Distributions of secondary particles in proton and carbon-ion therapy: a comparison between GATE/Geant4 and FLUKA Monte Carlo codes
C. Robert
1
G. Dedes
2
I. Buvat
1
P. Gueth
3, 4, 5
Loïc Lestand
6
Gerard Montarou
6
Y. Prezado
1
D. Sarrut
3, 4, 5
E. Testa
7
5
Imagerie Tomographique et Radiothérapie
CREATIS - Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé
Loïc Lestand 6
Author
Gerard Montarou 6
Author
Y. Prezado 1
Author IdHAL : yolanda-prezado ORCID : https://orcid.org/0000-0001-5957-2327
D. Sarrut 3, 4, 5
Author IdHAL : david-sarrut ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/F-4849-2010 ORCID : https://orcid.org/0000-0002-4854-4141
E. Testa 7
Author
1
IMNC (UMR_8165) - Imagerie et Modélisation en Neurobiologie et Cancérologie (Université Paris Sud - Bâtiment 440
15 rue Georges Clémenceau
91405 Orsay Cedex - France - France)
- UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11 (Bâtiment 300 - 91405 Orsay cedex - France)
- IN2P3 - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (France)
- UPD7 - Université Paris Diderot - Paris 7 : UMR_8165 (5 rue Thomas-Mann - 75205 Paris cedex 13 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR_8165 (France)
2
IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon (Campus LyonTech-la Doua
Bâtiment Paul DIRAC
4 Rue Enrico Fermi
69622 Villeurbanne Cedex - France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- IN2P3 - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5822 (France)
3
Centre Léon Bérard [Lyon] (28, rue Laennec 69373 LYON Cedex 08 - France)
4
CREATIS - Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (7 avenue Jean Capelle, Bat Blaise Pascal, 69621 Villeurbanne Cedex - France)
- UJM - Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (10 rue Tréfilerie - 42100 Saint-Étienne - France)
- HCL - Hospices Civils de Lyon (3 Quai des Célestins 69002 Lyon - France)
- INSA Lyon - Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (20 Avenue Albert Einstein,
69621 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- INSA - Institut National des Sciences Appliquées (France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5220 (France)
- INSERM - Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale : U1206 (101, rue de Tolbiac, 75013 Paris - France)
5
Imagerie Tomographique et Radiothérapie (France)
- CREATIS - Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (7 avenue Jean Capelle, Bat Blaise Pascal, 69621 Villeurbanne Cedex - France)
- UJM - Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (10 rue Tréfilerie - 42100 Saint-Étienne - France)
- HCL - Hospices Civils de Lyon (3 Quai des Célestins 69002 Lyon - France)
- INSA Lyon - Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (20 Avenue Albert Einstein,
69621 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- INSA - Institut National des Sciences Appliquées (France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5220 (France)
- INSERM - Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale : U1206 (101, rue de Tolbiac, 75013 Paris - France)
6
LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand (Campus des Cézeaux / 24 avenue des Landais / BP 80026 / 63171 Aubière Cedex - France)
- UBP - Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (34, avenue Carnot - BP 185 / 63006 Clermont-Ferrand cedex - France)
- IN2P3 - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6533 (France)
7
CAS-PHABIO (France)
- IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon (Campus LyonTech-la Doua
Bâtiment Paul DIRAC
4 Rue Enrico Fermi
69622 Villeurbanne Cedex - France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- IN2P3 - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5822 (France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
Abstract : 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 16O and 12C. 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.
Document type :
Journal articles
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http://hal.in2p3.fr/in2p3-00822629
Contributor : Sylvie Flores <>
Submitted on : Wednesday, May 15, 2013 - 7:28:03 AM
Last modification on : Thursday, November 5, 2020 - 8:12:02 PM
Contributor : Sylvie Flores <>
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Identifiers
- HAL Id : in2p3-00822629, version 1
- DOI : 10.1088/0031-9155/58/9/2879
Collections
IN2P3 | LPC-CLERMONT | IMNC | CNRS | CREATIS | HCL | PRIMES_WP1 | PRIMES_WP5 | PRIMES | PRES_CLERMONT | FRANCE-HADRON | INSA-LYON | UNIV-LYON1 | UNIV-ST-ETIENNE | INSA-GROUPE | UNIV-PARIS7 | USPC | IP2I | UDL | UNIV-PARIS
Citation
C. Robert, G. Dedes, I. Buvat, P. Gueth, Loïc Lestand, et al.. Distributions of secondary particles in proton and carbon-ion therapy: a comparison between GATE/Geant4 and FLUKA Monte Carlo codes. Physics in Medicine and Biology, IOP Publishing, 2013, 58, pp.2879. ⟨10.1088/0031-9155/58/9/2879⟩. ⟨in2p3-00822629⟩
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