GPU-based Monte Carlo radiotherapy dose calculation using phase-space sources
Notice bibliographique
Résumé
A novel phase-space source implementation has been designed for graphics processing unit (GPU)-based Monte Carlo dose calculation engines. Short of full simulation of the linac head, using a phase-space source is the most accurate method to model a clinical radiation beam in dose calculations. However, in GPU-based Monte Carlo dose calculations where the computation efficiency is very high, the time required to read and process a large phase-space file becomes comparable to the particle transport time. Moreover, due to the parallelized nature of GPU hardware, it is essential to simultaneously transport particles of the same type and similar energies but separated spatially to yield a high efficiency. We present three methods for phase-space implementation that have been integrated into the most recent version of the GPU-based Monte Carlo radiotherapy dose calculation package gDPM v3.0. The first method is to sequentially read particles from a patient-dependent phase-space and sort them on-the-fly based on particle type and energy. The second method supplements this with a simple secondary collimator model and fluence map implementation so that patient-independent phase-space sources can be used. Finally, as the third method (called the phase-space-let, or PSL, method) we introduce a novel source implementation utilizing pre-processed patient-independent phase-spaces that are sorted by particle type, energy and position. Position bins located outside a rectangular region of interest enclosing the treatment field are ignored, substantially decreasing simulation time with little effect on the final dose distribution. The three methods were validated in absolute dose against BEAMnrc/DOSXYZnrc and compared using gamma-index tests (2%/2 mm above the 10% isodose). It was found that the PSL method has the optimal balance between accuracy and efficiency and thus is used as the default method in gDPM v3.0. Using the PSL method, open fields of 4 × 4, 10 × 10 and 30 × 30 cm(2) in water resulted in gamma passing rates of 99.96%, 99.92% and 98.66%, respectively. Relative output factors agreed within 1%. An intensity modulated radiation therapy patient plan using the PSL method resulted in a passing rate of 97%, and was calculated in 50 s (per GPU) compared to 8.4 h (per CPU) for BEAMnrc/DOSXYZnrc.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».