用于铅笔束扫描质子治疗的自主开发的GPU加速蒙特卡洛剂量引擎中对小区块孔径进行建模
摘要：增强了一个基于图形处理单元（GPU）加速的内部虚拟粒子（VP）基于Monte Carlo（MC）质子剂量引擎（VPMC），用于模拟束口在铅笔束扫描质子治疗（PBSPT）基础的立体定向放射外科（SRS）中的剂量计算和优化。将一个块孔径模块集成到VPMC中。在八个水体模拟中使用3cm厚的黄铜孔径来验证了VPMC，其中四个孔径开口分别为1 cm，2 cm，3 cm，4 cm，没有调整射程，另外四个孔径开口配置相同，射程调整器为45 mm等效水厚度。将VPMC与MCsquare和RayStation MC进行了10个小靶点（平均体积8.4 cc）的基准测试。最后，选择了三名患者使用VPMC进行具有孔径样块的稳健优化。在水体模拟中，VPMC与MCsquare之间的3D gamma通过率（2\%/2mm/10\%）为99.71$pm$0.23\%。在患者几何结构中，VPMC/MCsquare和RayStation MC之间的3D gamma通过率（3\%/2mm/10\%）分别为97.79$pm$2.21\% / 97.78$pm$1.97\%。计算时间从112.45$pm$114.08秒（MCsquare）大大减少到8.20$pm$6.42秒（VPMC），两者的统计不确定性约为0.5\%。经过VPMC稳健优化的计划符合目标区域和器官对剂量容积约束（DVCs）的所有机构方案。通过VPMC进行13个影响矩阵的平均计算时间为41.6秒。结论：成功增强VPMC，用于模拟立体定向放射外科中的孔径样块对剂量计算和优化的影响。
作者：Hongying Feng, Jason M. Holmes, Sujay A. Vora, Joshua B. Stoker, Martin Bues, William W. Wong, Terence S. Sio, Robert L. Foote, Samir H. Patel, Jiajian Shen, Wei Liu
论文ID：2307.01416
分类：Medical Physics
分类简称：physics.med-ph
提交时间：2023-07-06