快速蒙卡助力患者QA

蒙特卡罗：检验精确度的金标准
蒙特卡罗剂量模拟算法是模拟患者体内复杂的光子和电子相互作用的最准确方法。在临床中，用户希望其计算速度更快、耗时更短。RadCalc全新快速蒙特卡罗 (Fast Monte Carlo) 算法解决了这一难题，在保持高精确度的同时显著缩短了计算时间。

GPU 技术提升计算速度
与过去相比，RadCalc 现在执行蒙特卡罗剂量计算的速度提升了六倍，加快了质量保证工作流程的速度 [1,3]。RadCalc 利用基于 GPU 的并行处理和预先计算的电子轨迹，加快剂量计算，即便是复杂的治疗计划，医学物理师和剂量师也能够快速进行验证。这一速度优势能支持在线自适应放射治疗工作流程（即每天调整治疗计划）。患者在治疗床上等待治疗时，近乎实时的患者质量保证至关重要。

数据预计算，优化工作流程
使用 RadCalc 中的预计算蒙特卡罗 (PMC) 方法，可高效重复使用预先计算好的电子轨迹数据，优化患者几何结构内的剂量计算。这不仅简化了工作流程、缩短了计算时间，而且并未牺牲复杂放射治疗所需的精度。

以患者为中心，提高安全性
这些进展旨在提高患者安全，开展个性化治疗。RadCalc 的精确计算可确保每个患者的个性化治疗计划是直接根据该患者具体病灶来执行质量保证，而不是使用均质模体替代来执行质量保证，从而减少治疗过程中的不确定性。真正了解剂量变化的临床影响，可让临床医生们能够更有信心地提供更安全、更有效的放射治疗。

此外，计算时间的显著缩短提高了复杂治疗计划的验证效率（例如 SBRT 和 IMRT 中所用的治疗计划），确保在严格的安全范围内按时实施治疗。

严格的验证和测试
RadCalc 中增强的快速蒙特卡罗功能目前正在进行一系列严格验证，从简单的水模体验证到复杂的非均质几何结构，例如肺部 SBRT 治疗计划。在与其他蒙特卡罗系统（如 BEAMnrc）进行的基准测试中，RadCalc表现出同等精确度的同时，显著缩短计算时间。这确保RadCalc 能够满足复杂放射治疗计划验证中不断提高的精度要求。

参考文献

1. Heng, V. J., Renaud, M. A., Seuntjens, J. (2024) ‘GPU-based Monte Carlo dose calculation using precalculated electron tracks’, AAPM 2024

2. Jia, X. et al. (2011) ‘GPU-based fast Monte Carlo simulation for radiotherapy dose calculation’, *Physics in Medicine and Biology*. 可访问此网址获取：https://arxiv.org/abs/1107.3355[访问时间：2024 年 9 月 9 日].

3. Siantar, C. L., et al. (2001) ‘Description and dosimetric verification of the PEREGRINE Monte Carlo dose calculation system for photon beams incident on a water phantom’, *Medical Physics*, 28, pp. 1322–1337.

4. Kawrakow, I. (2000) ‘Accurate condensed history Monte Carlo simulation of electron transport, I. EGSnrc, the new EGS4 version’, *Medical Physics*, 27, pp. 485-498.