关联体积采样算法作为计算纳米剂量学中电离簇大小分布的替代方法

在计算纳米剂量学中，蒙特卡洛径迹结构（MCTS）模拟用于计算电离簇大小分布（ICSD），这对于表征纳米尺度的混合辐射场至关重要。通常用于此目的的均匀采样（US）算法在评估以超过给定大小ν阈值的簇为条件的ICSD时效率低下。本研究研究了更高效的替代方案——关联体积（AV）算法，与US方法相比，用于计算从Geant4-DNA模拟的质子径迹的条件ICSD（ν≥1）。评估了AV算法的两种配置：标准AV-Overlap，允许敏感体积重叠（带1/ν校正），以及新颖的AV-No Overlap，防止重叠。我们比较了条件ICSD、平均簇大小（M1）、互补累积频率（Fk，k∈[2,7]）以及每次运行和每个事件的总执行时间。超过平均差异两个标准差的偏差被认为具有统计显著性。尽管在ICSD、M1和Fk中观察到统计显著差异，但AV-Overlap的相对差异很少超过5%，而No Overlap配置在较高Fk时从<1%到约15%。两种AV配置的执行时间比US算法短一到两个数量级。我们的发现表明，AV-Overlap算法可能是计算条件ICSD和衍生纳米剂量学量的首选替代方案，在不牺牲准确性的情况下提供了计算效率的显著提升。