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Benchmark measurements and simulations of dose perturbations due to metallic spheres in proton beams

机译：质子束中金属球引起的剂量扰动的基准测量和模拟

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摘要

Monte Carlo simulations are increasingly used for dose calculations in proton therapy due to its inherent accuracy. However, dosimetric deviations have been found using Monte Carlo code when high density materials are present in the proton beam line. The purpose of this work was to quantify the magnitude of dose perturbation caused by metal objects. We did this by comparing measurements and Monte Carlo predictions of dose perturbations caused by the presence of small metal spheres in several clinical proton therapy beams as functions of proton beam range, spread-out Bragg peak width and drift space. Monte Carlo codes MCNPX, GEANT4 and Fast Dose Calculator (FDC) were used. Generally good agreement was found between measurements and Monte Carlo predictions, with the average difference within 5% and maximum difference within 17%. The modification of multiple Coulomb scattering model in MCNPX code yielded improvement in accuracy and provided the best overall agreement with measurements. Our results confirmed that Monte Carlo codes are well suited for predicting multiple Coulomb scattering in proton therapy beams when short drift spaces are involved.
机译：由于其固有的准确性，蒙特卡罗模拟越来越多地用于质子治疗中的剂量计算。然而，当质子束线中存在高密度材料时，使用蒙特卡罗法已经发现了剂量学偏差。这项工作的目的是量化由金属物体引起的剂量扰动的幅度。我们通过比较测量值和蒙特卡罗预测的剂量扰动来进行测量，这些剂量扰动是由几个临床质子治疗束中存在的小金属球引起的，其与质子束范围，展开的布拉格峰宽度和漂移空间有关。使用了蒙特卡罗代码MCNPX，GEANT4和快速剂量计算器（FDC）。通常，测量值与蒙特卡洛预测之间存在良好的一致性，平均差异在5％以内，最大差异在17％以内。 MCNPX代码中多个库仑散射模型的修改提高了准确性，并提供了与测量的最佳总体一致性。我们的结果证实，当涉及短漂移空间时，蒙特卡洛代码非常适合预测质子治疗束中的多个库仑散射。

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