GPUMCD：一种面向GPU的新型蒙特卡罗剂量计算平台
医学物理
2015-03-17 v1
摘要
目的：蒙特卡罗方法被认为是放射治疗剂量计算的黄金标准。然而，其执行时间仍然是蒙特卡罗包在临床环境中常规使用的障碍。为解决此问题，提出一个全新的、从头开始为GPU设计的、用于体素化几何的蒙特卡罗剂量计算包：GPUMCD。方法：GPUMCD实现了能量范围为0.01 MeV至20 MeV的光子-电子耦合蒙特卡罗模拟。使用光子相互作用的类比模拟，并实现了用于电子模拟的II类凝聚历史方法。还描述了一种新的GPU随机数生成器、一些散度减少方法以及其他优化策略。GPUMCD在NVIDIA GTX480上运行，而EGSnrc和DPM的单线程实现在Intel Core i7 860上运行。结果：将GPUMCD获得的剂量学结果与EGSnrc进行比较。除一个测试案例外，所有重要体素中98%或更多通过了2%-2mm的伽马标准。在执行速度和效率方面，GPUMCD比EGSnrc快900倍以上，比旨在快速执行的蒙特卡罗包DPM快200倍以上。对于水中15 MeV单能束的1M电子和4M光子模拟，包括GPU-CPU内存传输，绝对执行时间小于0.3秒。结论：GPUMCD，一个面向GPU的新型蒙特卡罗剂量计算平台，已在剂量学结果和执行速度方面与EGSnrc和DPM进行了比较。其准确性和速度使其成为放射肿瘤学中全蒙特卡罗剂量计算的一个有吸引力的解决方案。
引用
@article{arxiv.1101.1245,
title = {GPUMCD: a new GPU-oriented Monte Carlo dose calculation platform},
author = {Sami Hissoiny and Hugo Bouchard and Benoît Ozell and Philippe Després},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.1245},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in Medical Physics