换一批螺旋断层放疗的快速蒙特卡罗剂量验证模块开发
Development of a fast Monte Carlo dose verification module for helical tomotherapy
摘要目的:开发用于螺旋断层放疗(TOMO)的基于GPU加速蒙特卡罗独立剂量验证模块,并将其集成到商业软件ArcherQA,应用于临床.方法:首先,采用TOPAS构建TOMO治疗头模型,并获得相空间文件;然后,使用一种快速的透射粒子权重调制算法来模拟粒子在多叶准直器中的输运,以提高计算效率;最后,调用ArcherQA里基于GPU加速的蒙特卡罗算法来模拟粒子在患者体内的输运.为验证模型的准确性,比较水箱中不同开野条件下ArcherQA计算剂量与测量剂量的差异.此外,选取15例临床病例,其中头颈部、胸腹部、全身各5例,对比ArcherQA计算剂量、治疗计划系统(TPS)计算剂量和ArcCHECK测量剂量两两之间的差异.结果:在开野为40 cm×5.0 cm、40 cmx2.5 cm、40 cm×1.0 cm的水箱测试中,ArcherQA计算的百分深度剂量、横向剂量分布、纵向剂量分布与对应测量值的平均全局相对误差分别为0.72％、0.66％、0.54％,98％以上体素全局相对误差小于1％.对于15例临床病例,在2％/2 mm的标准下,ArcherQA与TPS的平均Gamma通过率为98.1％.相同标准下,ArcherQA与ArcCHECK测量值的平均Gamma通过率为99.4％,TPS与ArcCHECK测量值的平均Gamma通过率为99.1％.所有病例模拟的统计误差均小于1％,基于患者CT计算的平均时间为87 s,基于ArcCHECK模体计算的平均时间为64 s.结论:ArcherQA能提供快速且准确的剂量计算,可用于TOMO计划的独立剂量验证.
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栏目名称
DOI
10.3969/j.issn.1005-202X.2024.11.001
发布时间
2024-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
国家自然科学基金（12275372）
安徽省重点研究与开发计划项目（2023s07020020）
中国科学技术大学双一流医学物理与生物医学工程交叉学科平台（YD2140000601）
中国科学技术大学新医学创新团队项目（YD2140002002）
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