【摘要】：放射治療是目前治療惡性腫瘤的主要手段之一，放射治療計劃的快速制定具有很現(xiàn)實的意義。而劑量計算是放射治療計劃的核心，劑量計算的速度與精度，對放射治療計劃制定的效率和質(zhì)量具有重要影響。 常用的劑量計算方法有蒙特卡羅法、筆形束法和卷積疊加算法。蒙特卡羅方法的計算精度較高，但耗時很長；筆形束法的計算速度比蒙特卡羅方法快，但精度較低；卷積疊加算法的計算速度比蒙特卡羅方法快，同時精度比筆形束法高，其中一種改進的卷積疊加算法，即CollapsedCone卷積疊加算法（Collapsed Cone Convolution/Superposition, CCCS）降低了計算復(fù)雜度，計算速度獲得較大提高，但實際應(yīng)用特別是調(diào)強放射治療（Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT）治療計劃設(shè)計時，其計算速度還有待于進一步提高。 能譜是CCCS劑量計算的重要參數(shù)之一。醫(yī)用直線加速器高能射束能譜的直接測量很困難，根據(jù)百分深度劑量的測量數(shù)據(jù)，本文提出利用模擬退火優(yōu)化算法對光子束能譜進行重建，并利用蒙特卡羅軟件對光子束能譜進行模擬，對模擬退火法重建的光子束能譜進行評估，實驗結(jié)果表明利用模擬退火算法進行光子束能譜重建可靠有效。 在放射治療計劃制定過程中，計劃優(yōu)化過程需要反復(fù)進行劑量計算，為了提高治療計劃的優(yōu)化速度，CCCS算法的計算速度依然需要大幅提高以滿足實際臨床的需要。近年來圖形處理器(Graphics Processing Units，GPU)以高并行度、高浮點處理能力，在各個領(lǐng)域得到快速發(fā)展，并開始應(yīng)用在劑量計算和治療計劃優(yōu)化方面。本文提出利用GPU對CCCS算法的四個核心模塊進行加速計算，采用計算統(tǒng)一設(shè)備架構(gòu)（Compute Unified Device Architecture，CUDA），實驗環(huán)境是Windows7系統(tǒng)、Visual Studio2010開發(fā)平臺，CUDA4.1環(huán)境，型號為NVIDIAQuadroFX380LP、計算能力為1.2的GPU。 為了評估基于GPU加速的CCCS劑量計算方法的性能，將其計算結(jié)果與CPU環(huán)境下的CCCS算法的計算結(jié)果進行比較，從計算時間和精度兩個方面進行評價。實驗結(jié)果表明：利用GPU對CCCS算法進行加速計算，可以顯著縮短劑量的計算時間，并且隨著計算規(guī)模的增大，，加速比相應(yīng)地增大，同時計算精度可得到保證。綜上所述，利用GPU進行快速劑量計算是一種可靠、快速的新型計算方法，在保證計算精度的同時可以大大加快劑量計算速度，且占用空間小、花費較少，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R730.55

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 王恒;朱玉全;吳微;;DICOM醫(yī)學(xué)圖像文件的信息提取及圖像顯示的實現(xiàn)[J];醫(yī)療設(shè)備信息;2007年09期

2 林春漪,尹俊勛,馬麗紅,陳健宇;論解讀DICOM醫(yī)學(xué)圖像文件及其顯示的VC++實施方法[J];現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器與應(yīng)用;2005年01期

3 周正東;宋威;;Collapsed Cone光子束劑量計算方法研究[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;2011年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 白洪濤;基于GPU的高性能并行算法研究[D];吉林大學(xué);2010年

本文編號：2520184