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The role of Monte Carlo simulation in understanding the performance of proton computed tomography

Authors :
Simon Rit
Jannis Dickmann
Sebastian Meyer
George Dedes
Reinhard W. Schulte
Nils Krah
R. P. Johnson
Vladimir Bashkirov
V. Giacometti
Katia Parodi
Guillaume Landry
Department of Medical Physics
Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)
Imagerie Tomographique et Radiothérapie
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)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-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)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
PRISME (PRISME)
Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Loma Linda University
University of California [Santa Cruz] (UCSC)
University of California
Source :
Zeitschrift fur Medizinische Physik, Zeitschrift fur Medizinische Physik, Elsevier, In press, ⟨10.1016/j.zemedi.2020.06.006⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
Elsevier BV, 2022.

Abstract

International audience; Proton computed tomography (pCT) is a promising tomographic imaging modality allowing direct reconstruction of proton relative stopping power (RSP) required for proton therapy dose calculation. In this review article, we aim at highlighting the role of Monte Carlo (MC) simulation in pCT studies. After describing the requirements for performing proton computed tomography and the various pCT scanners actively used in recent research projects, we present an overview of available MC simulation platforms. The use of MC simulations in the scope of investigations of image reconstruction, and for the evaluation of optimal RSP accuracy, precision and spatial resolution omitting detector effects is then described. In the final sections of the review article, we present specific applications of realistic Monte Carlo simulations of an existing pCT scanner prototype, which we describe in detail.

Details

ISSN :
09393889
Volume :
32
Database :
OpenAIRE
Journal :
Zeitschrift für Medizinische Physik
Accession number :
edsair.doi.dedup.....1836cf331630f14b69d5668e46936d40