放射治療技術(shù)是目前惡性腫瘤的一種局部治療手段,廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)治療。精準(zhǔn)快速的劑量計(jì)算過(guò)程是放射治療計(jì)劃系統(tǒng)具有可行性的必要條件。針對(duì)傳統(tǒng)筆形束核劑量計(jì)算過(guò)程復(fù)雜,速度較慢的問(wèn)題,本課題提出一種減少算法復(fù)雜度的快速劑量計(jì)算方法,并對(duì)該方法中比較復(fù)雜的等效深度計(jì)算和劑量疊加部分進(jìn)行GPU加速。在計(jì)算精度基本一致的情況下,加快了劑量計(jì)算的速度。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）基于筆形束核的劑量計(jì)算新方法研究。傳統(tǒng)的筆形束核劑量算法以能量沉積點(diǎn)為中心來(lái)計(jì)算劑量分布,大量的時(shí)間用來(lái)計(jì)算不同射束的能量核軸線與體素的相交情況,計(jì)算過(guò)程復(fù)雜,速度較慢。因此,本文提出一種新算法,即在球殼坐標(biāo)系下,利用射束在不同球殼層的碰撞點(diǎn)處軸線與體素相交情況的相似性,以碰撞點(diǎn)為中心計(jì)算劑量分布。首先利用模體和能譜信息得到筆形束核深度分量和側(cè)向分量的相關(guān)參數(shù),同時(shí)提前計(jì)算射野范圍內(nèi)每條射束在初始球殼層碰撞點(diǎn)處不同方向軸線與體素的相交情況。其次將初始球殼層深度與其它球殼層深度的比值作為校正因子得到其他層碰撞點(diǎn)處軸線與體素的相交情況。最后在球殼坐標(biāo)系中計(jì)算不同射束在碰撞點(diǎn)處的劑量分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)筆形束核劑量算法... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 放射治療
        1.2.2 劑量計(jì)算
        1.2.3 GPU在放療中的應(yīng)用
    1.3 研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 放射治療基礎(chǔ)理論介紹
    2.1 放射治療背景
    2.2 放射治療計(jì)劃系統(tǒng)
    2.3 劑量計(jì)算方法介紹
        2.3.1 能量沉積物理過(guò)程
        2.3.2 劑量計(jì)算算法分類(lèi)
        2.3.3 基于核模型的劑量計(jì)算分類(lèi)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 劑量計(jì)算新方法
    3.1 筆形束劑量計(jì)算
    3.2 基于筆形束核的劑量計(jì)算新方法
        3.2.1 獲取核函數(shù)
        3.2.2 劑量計(jì)算
        3.2.3 改進(jìn)算法
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.3.2 水模體結(jié)果
        3.3.3 肺阻塊模體和骨阻塊模體結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第四章 GPU加速新算法
    4.1 GPU在劑量計(jì)算中的應(yīng)用
    4.2 GPU加速在本文算法中的應(yīng)用
        4.2.1 GPU加速新算法
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種基于筆形束核的快速劑量計(jì)算方法[J]. 毛凱娜,張鵬程,桂志國(guó).  中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2019(12)
[2]放射腫瘤學(xué)的進(jìn)展與未來(lái)[J]. 李濤,郎錦義.  腫瘤預(yù)防與治療. 2019(01)
[3]2015年中國(guó)惡性腫瘤流行情況分析[J]. 鄭榮壽,孫可欣,張思維,曾紅梅,鄒小農(nóng),陳茹,顧秀瑛,魏文強(qiáng),赫捷.  中華腫瘤雜志. 2019 (01)
[4]動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)精準(zhǔn)放射治療計(jì)劃系統(tǒng)KylinRay-IMRT的研發(fā)及驗(yàn)證[J]. 吳宜燦,曹瑞芬,胡麗琴,龍鵬程,賈婧,鄭華慶,宋鋼,宋婧,何桃,程夢(mèng)云,汪冬,汪暉,江河,趙錦波,王永亮,金雛鳳,FDS團(tuán)隊(duì).  中國(guó)醫(yī)療器械雜志. 2018(01)
[5]中國(guó)放療三十年回顧、思考與展望[J]. 郎錦義.  腫瘤預(yù)防與治療. 2017(01)
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[7]放射治療設(shè)備與技術(shù)的最新進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 王大虎.  醫(yī)療裝備. 2016(18)
[8]Acuros XB、各向異性解析算法與蒙特卡羅算法在非均勻組織中劑量計(jì)算準(zhǔn)確性對(duì)比研究[J]. 呂曉平,張藝寶,吳昊,岳海振.  中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2016(04)
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[10]三維放射治療計(jì)劃系統(tǒng)的研究[J]. 李建東,張鐵,康雁,王中文.  小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng). 2009(07)

博士論文
[1]調(diào)強(qiáng)放射治療方案優(yōu)化方法研究[D]. 楊婕.中北大學(xué) 2018
[2]基于GPU的高性能并行算法研究[D]. 白洪濤.吉林大學(xué) 2010

碩士論文
[1]精準(zhǔn)放射治療中肺部劑量特性及非均勻修正方法研究[D]. 李潔.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]應(yīng)用第三方計(jì)劃系統(tǒng)驗(yàn)算放療計(jì)劃的可行性研究[D]. 唐慧敏.南華大學(xué) 2016
[3]基于GPU的快速劑量計(jì)算方法[D]. 劉娟.南京航空航天大學(xué) 2013
[4]基于筆射束核陣列的三維適形放射治療劑量計(jì)算方法研究[D]. 呂健.南方醫(yī)科大學(xué) 2011
[5]CUDA平臺(tái)上的CPU/GPU異步計(jì)算模式[D]. 姚平.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[6]CUDA在高性能計(jì)算中的應(yīng)用[D]. 田力.浙江大學(xué) 2008



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