We exploited the power of the Geant4 Monte Carlo toolkit to study and validate new approaches for the averaged linear energy transfer (LET) calculation in 62 MeV clinical proton beams. The definitions of the averaged LET dose and LET track were extended, so as to fully account for the contribution of secondary particles generated by target fragmentation, thereby leading to a more general formulation of the LET total. Moreover, in the proposed new strategies for the LET calculation, we minimised the dependencies in respect to the transport parameters adopted during the Monte Carlo simulations (such as the production cut of secondary particles, voxel size and the maximum steplength). The new proposed approach was compared against microdosimetric experimental spectra of clinical proton beams, acquired at the Italian eye proton therapy facility of the Laboratori Nazionali del Sud, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN-LNS, Catania, I) from two different detectors: a mini-tissue equivalent proportional chamber (TEPC), developed at the Legnaro National Laboratories of the National Institute for Nuclear Physics (LNL-INFN) and a silicon-on-insulator (SOI) microdosimeter with 3D sensitive volumes developed by the Centre for Medical Radiation Physics of Wollongong University (CMRP-UoW). A significant increase of the LET in the entrance region of the spread out Bragg peak (SOBP) was observed, when the contribution of the generated secondary particles was included in the calculation. This was consistent with the experimental results obtained.

我们利用 Geant4 Monte Carlo 工具包的强大功能来研究和验证 62 MeV 临床质子束中平均线性能量转移 (LET) 计算的新方法。扩展了平均 LET 剂量和 LET 轨迹的定义，以充分考虑目标碎裂产生的二次粒子的贡献，从而导致 LET 总量的更通用公式。此外，在提出的 LET 计算新策略中，我们最大限度地减少了与蒙特卡罗模拟期间采用的传输参数（例如二次粒子的产量切割、体素大小和最大步长）的相关性。将新提出的方法与临床质子束的微剂量实验光谱进行了比较，在意大利国家核工业研究所（Istituto Nazionale di Fisica Nucleare，INFN-LNS，卡塔尼亚，I）的意大利眼质子治疗设施中从两个不同的探测器获得：一个微型组织等效比例室（TEPC），由莱尼亚罗国家实验室开发国家核物理研究所 (LNL-INFN) 的实验室和卧龙岗大学医学辐射物理中心 (CMRP-UoW) 开发的具有 3D 敏感体积的绝缘体上硅 (SOI) 微剂量计。当计算中包含生成的二次粒子的贡献时，观察到扩展布拉格峰 (SOBP) 入口区域的 LET 显着增加。这与得到的实验结果一致。I) 来自两个不同的检测器：由美国国家核物理研究所莱格纳罗国家实验室 (LNL-INFN) 开发的微型组织等效比例室 (TEPC) 和具有 3D 敏感度的绝缘体上硅 (SOI) 微剂量计由卧龙岗大学医学辐射物理中心 (CMRP-UoW) 开发的卷。当计算中包含生成的二次粒子的贡献时，观察到扩展布拉格峰 (SOBP) 入口区域的 LET 显着增加。这与得到的实验结果一致。I) 来自两个不同的检测器：由美国国家核物理研究所莱格纳罗国家实验室 (LNL-INFN) 开发的微型组织等效比例室 (TEPC) 和具有 3D 敏感度的绝缘体上硅 (SOI) 微剂量计由卧龙岗大学医学辐射物理中心 (CMRP-UoW) 开发的卷。当计算中包含生成的二次粒子的贡献时，观察到扩展布拉格峰 (SOBP) 入口区域的 LET 显着增加。这与得到的实验结果一致。由美国国家核物理研究所的莱格纳罗国家实验室 (LNL-INFN) 和卧龙岗大学医学辐射物理中心 (CMRP-UoW) 开发的具有 3D 敏感体积的绝缘体上硅 (SOI) 微剂量计开发。当计算中包含生成的二次粒子的贡献时，观察到扩展布拉格峰 (SOBP) 入口区域的 LET 显着增加。这与得到的实验结果一致。由美国国家核物理研究所的莱格纳罗国家实验室 (LNL-INFN) 和卧龙岗大学医学辐射物理中心 (CMRP-UoW) 开发的具有 3D 敏感体积的绝缘体上硅 (SOI) 微剂量计开发。当计算中包含生成的二次粒子的贡献时，观察到扩展布拉格峰 (SOBP) 入口区域的 LET 显着增加。这与得到的实验结果一致。