質(zhì)子放療由于質(zhì)子束在組織中深度劑量曲線的布拉格峰特性,近年來在國內(nèi)外發(fā)展迅速。目前,商用的質(zhì)子治療計(jì)劃系統(tǒng)完全被國外廠商的壟斷。開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)質(zhì)子治療計(jì)劃系統(tǒng)能擺脫對(duì)國外廠商的依賴,造福國內(nèi)的癌癥患者。質(zhì)子調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃系統(tǒng)的研發(fā)主要面臨三個(gè)技術(shù)問題:1)掃描點(diǎn)眾多導(dǎo)致尋找最優(yōu)掃描路徑的難度大,優(yōu)化時(shí)間較長;2)完成劑量優(yōu)化的時(shí)間長,效率低;3)質(zhì)子筆形束劑量計(jì)算在面對(duì)解剖結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的腫瘤時(shí),比如肺和頭頸部腫瘤,劑量精度低。本論文的研究目標(biāo)是彌補(bǔ)我國在開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)質(zhì)子治療計(jì)劃系統(tǒng)方面的不足,針對(duì)質(zhì)子調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的核心技術(shù)進(jìn)行研發(fā)并解決上述問題。首先,本論文開發(fā)了基于模擬退火算法的質(zhì)子調(diào)強(qiáng)放療掃描路徑優(yōu)化方法,利用GPU并行計(jì)算技術(shù)加速優(yōu)化過程,并實(shí)現(xiàn)各能量層的掃描路徑的同時(shí)優(yōu)化,從而顯著提升掃描路徑優(yōu)化的速度。四個(gè)臨床病例掃描路徑優(yōu)化測試結(jié)果顯示,優(yōu)化后病例的掃描路徑長度分別降低30.0%、22.6%、55.4%和62.6%,優(yōu)化時(shí)間分別為0.217s,0.249s,0.173s和0.176s。本文方法實(shí)現(xiàn)了快速有效的掃描路徑優(yōu)化,使治療計(jì)劃的質(zhì)量得以提...

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1幾種常見粒子的劑量深度曲線

質(zhì)子治療計(jì)劃系統(tǒng)核心技術(shù)研發(fā)4的RBE是要大于光子的，因而在相同的劑量下，質(zhì)子治療對(duì)癌細(xì)胞造成的損傷理論上要強(qiáng)于光子治療[15]。圖1.1幾種常見粒子的劑量深度曲線1.2.3質(zhì)子治療的照射方法無論是通過同步加速器或是回旋加速器來加速質(zhì)子束，質(zhì)子束在被引出時(shí)都是束斑尺寸很小（通常只....

圖1.2質(zhì)子治療的照射方法：被動(dòng)散射式和主動(dòng)掃描式

第一章緒論5按照照射方法進(jìn)行分類，質(zhì)子治療主要分為兩類：被動(dòng)散射式和主動(dòng)掃描式[5,17,18]。被動(dòng)散射和掃描照射是束流進(jìn)行橫向拓展的常用方法。質(zhì)子束經(jīng)過加速器加速，通過束流引出系統(tǒng)引出后，還需要一個(gè)束流控制裝置使得引出的束流能符合治療計(jì)劃的要求。這個(gè)通常安裝在固定機(jī)架或者旋轉(zhuǎn)....

圖2.1典型的CPU與GPU的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)示意圖

質(zhì)子治療計(jì)劃系統(tǒng)核心技術(shù)研發(fā)13圖2.1典型的CPU與GPU的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)示意圖2007年6月23日，NVIDIA公司發(fā)布了基于GPGPU的編程模型統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu)(ComputeUnifiedDeviceArchitecture,CUDA)[35]。NVIDIAG80成為全球首....

圖2.2CUDA編程中的存儲(chǔ)器模型示意圖

質(zhì)子治療計(jì)劃系統(tǒng)核心技術(shù)研發(fā)（LocalMemory）、共享內(nèi)存（SharedMemory）、全局內(nèi)存（GlobalMemory）、紋理內(nèi)存（TextureMemory）和常量內(nèi)存等[47]。圖2.2展示了CUDA編程中的存儲(chǔ)器模型示意圖。

本文編號(hào)：3923933