33 / 2021-10-10 13:37:53
在Archer平台开发质子放疗剂量计算快速蒙卡软件
质子放疗,快速蒙卡,OpenMP
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仕军 李 / 中国科学技术大学核医学物理研究所
博 程 / 中国科学技术大学核医学物理研究所
曦 裴 / 中国科学技术大学核医学物理研究所;安徽慧软科技有限公司
晓明 卢 / 中国科学技术大学附属第一医院离子医学中心
榭 徐 / 中国科学技术大学核医学物理研究所;中国科学技术大学附属第一医院放疗科

目的:通过OpenMP多核编程工具与简化的质子输运物理过程,在Archer平台上开发一款CPU版本快速的质子放疗辐射剂量计算的蒙卡软件,在计算速度显著提高的同时,保持其计算准确度。

方法:膜体包括CT与量程位移器,CT通过Schneider方法转换为材料,量程位移器的材料为PC聚碳酸酯,且简化为半无限大圆柱。物理过程考虑库伦散射、电离、核反应。对于次级粒子,忽略中性粒子对剂量的影响,带电粒子能量直接沉积,只追踪次级质子。质子源参数如平均能量、能散等通过对比水箱里计算的IDD曲线与质子加速器的测量值,调试得到。本文先模拟了纯水箱、纯骨头、半水箱半骨头三种情况,对比该软件与通用蒙卡Topas的能量分布,验证物理模型的准确性。然后通过模拟头、胸、腹三个病例,验证该软件建模的准确性与加速的有效性。在速度评估时,该软件运行环境为window10平台,其CPU型号为Intel(R) Core(TM) i7-6700(4核8线程)。Topas运行环境为linux,其有两块型号英特尔Xeon(R)CPU E5-2698 v4 的CPU,共80个线程。

结果:前三种情况平均全局相对误差分别为 0.097%,0.095%,0.11%,说明该物理模型的计算准确度高。后三个病例的gamma通过率3mm/3%均大于98%,2mm/2%均大于95%,可见该软件的计算精度满足临床要求。时间对比上,这三个病例比Topas快18倍以上。

结论: 目前该质子蒙卡软件的剂量计算速度已远远快于Topas,同时其计算的精度能符合临床的要求。下一步将开发GPU版本,使计算速度近一步提高。

重要日期
  • 会议日期

    11月13日

    2021

    11月14日

    2021

  • 09月30日 2021

    报告提交截止日期

  • 11月14日 2021

    注册截止日期

主办单位
IEEE北京分会
中国生物医学工程学会医学物理分会
中国电子学会生命电子学分会
承办单位
中国科学技术大学
安徽省生物医学工程学会
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