赖佳路 宋 莹 周 莉 白 雪 侯 氢

1（四川大学华西医院放疗科 成都610041）2（四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室 成都610064）

如今调强技术（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）已经广泛应用于临床，调强计划制定的质量和速度受限于剂量计算的精度与速度。目前，放疗中光子线剂量计算算法主要有蒙特卡罗算法［1］（Monte Carlo，MC）、卷 积/积 分 算 法［2-5］（Convolution/Superposition，CS）以及有限笔形束算法［6］（Finite Size Pencil Beam，FSPB）。MC算法被称为剂量计算的“金标准”，它能计算各种复杂条件下的剂量分布［7］。由于MC计算时间太长，该方法极少应用于临床。FSPB是目前应用于临床剂量计算的方法，其计算速度快，但不能对三维非均匀介质进行修正，当介质非均匀梯度很大时候带来误差较大［8］。CS算 法 模 型 来 源 于Boyer［9］、Mohan［10］和Mackie［11］等在各自研究中提出计算模型。CS算法能进行三维非均匀性修正，其计算精度仅次于MC。尽管CS算法计算速度远远快于MC，但该算法计算速度要完全应用于临床较困难。1989年Ahnesjö［4］提出了筒串卷积叠加算法（Collapsed Cone Convolution，CCC），该算法对CS进行了简化，缩短了计算时间。目前CCC算法已经应用于Pinnacle、RayStation治疗计划系统。由于简化后的CCC算法计算精度稍逊于CS算法，本文针对的是原始的CS算法。目前，图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）已经广泛应用于并行计算及医学影像处理［12］。王先良等［13］借助单颗GPU对CS算法进行了加速，与仅用CPU计算相比速度提升了60倍，单野计算时间达到1 min左右。虽然加速效果不错，但该速度应用于调强计划显然不足。基于此，本文详细研究了采用1～7块GPU对CS算法的加速情况，探讨通过CPU+多GPU异构计算模型让CS算法应用于临床调强计划的可行性。……