一种基于蒙特卡洛且 GPU 加速的笔形束扫描质子治疗系统四维剂量计算器
医学物理
2018-09-14 v2
摘要
目的:放射治疗过程中存在的呼吸运动会导致预期剂量分布的退化,无论对靶区覆盖还是对健康组织的保护皆是如此,特别是对于具有动态递送系统的笔形束扫描质子治疗等技术。尽管已有工具可估计这种退化的四维(4D)剂量,它们通常存在诸如……等一种或多种不足。方法:为快速计算 4D 剂量,该计算器的三个主要任务在图形处理单元(GPU)上运行。这些任务为:利用测量的递送参数模拟计划的递送,将计划分配到表征患者呼吸的 4DCT 相位中;使用自研蒙特卡洛模拟(MC)剂量计算器确定递送到每个呼吸相位的剂量;并将各呼吸相位的剂量累加到单一相位上以供评估。该累加通过逐个转移剂量网格子体素的能量与质量来实现,这一技术以更具物理真实性的方式模拟了剂量转移。该计算器运行……结果:在三例测试病例上成功计算了 4D 剂量,在配备八块 NVIDIA Titan X 显卡的服务器上计算时间为 4–6 分钟;最耗时的组件是 MC 剂量引擎。基于子体素的剂量累加技术在 0.5–1.0 mm 的子体素尺度上产生了稳定的 4D 剂量分布,且未影响总计算时间。束流递送模拟中的不确定性……结论:开发了一种基于 MC 且 GPU 加速的 4D 剂量计算器,用于估计呼吸运动对笔形束扫描质子治疗的影响。该计算器目前可用于……
引用
@article{arxiv.1809.03927,
title = {A Monte-Carlo-based and GPU-accelerated 4D-dose calculator for a pencil-beam scanning proton therapy system},
author = {Mark D. Pepin and Erik Tryggestad and H. Wan Chan Tseung and Jedediah E. Johnson and Michael G. Herman and Chris Beltran},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.03927},
year = {2018}
}
备注
Accepted to Medical Physics. v2 with corrected author styling