基于GPU的Monte Carlo射线治疗剂量计算利用相空间源
摘要：基于GPU的Monte Carlo剂量计算引擎的一种新颖的相空间源实现已经设计出来。由于GPU硬件的并行化特性，同时传输相同类型和相似能量的粒子但在空间上分离是必不可少的，以获得高效率。我们提出了三种相空间实现的方法，这些方法已经集成到基于GPU的Monte Carlo放射治疗剂量计算软件包gDPM v3.0的最新版本中。第一种方法是从与患者相关的相空间中顺序读取粒子，并根据粒子类型和能量进行即时排序。第二种方法是在此基础上补充了一个简单的次级准直器模型和荧光图实现，以便可以使用与患者无关的相空间源。最后，作为第三种方法（称为相空间-利特或PSL方法），我们引入了一种新颖的策略，对与患者无关的相空间进行预处理，并按类型、能量和位置进行粒子分组。位于包围治疗区域的矩形区域以外的位置箱被忽略，大大减少了模拟时间。通过与BEAMnrc/DOSXYZnrc的绝对剂量进行验证，并使用伽马指数测试（10%等剂量以上，2%/2mm），比较了这三种方法。发现PSL方法在准确性和效率之间具有最佳平衡，因此在gDPM v3.0中将其用作默认方法。使用PSL方法，在水中开放4x4、10x10和30x30 cm2的场产生的伽马通过率分别为99.96%、99.92%和98.66%。相对输出因子在1%内一致。使用PSL方法进行IMRT患者计划，通过率为97%，使用单个GPU计算时间为50秒，而BEAMnrc/DOSXYZnrc则需要8.4小时（每CPU计算）。
作者：Reid Townson, Xun Jia, Zhen Tian, Yan Jiang Graves, Sergei Zavgorodni and Steve B Jiang
论文ID：1302.1861
分类：Medical Physics
分类简称：physics.med-ph
提交时间：2013-06-21