基于快速蒙特卡罗软件和放疗记录的质子放疗患者个体质控工具开发和验证

摘要

目的 开发并验证基于快速蒙特卡罗（Monte Carlo,MC）方法的、使用治疗照射记录的、可以用于在线自适应笔型束扫描放疗（online adaptive ratiotherapy for pencil beam scanning proton therapy,PBSPT-ART）方案的患者个体质控（patient-specific quality assurance,PSQA）工具。方法 首先通过PBSPT的治疗记录，逆推生成重构PBSPT(reconstructed PBSPT,rPBSPT)治疗计划，并利用妙佑国际医疗内部开发完成的图形处理单元（graphic processing unit,GPU）加速的虚拟粒子快速蒙特卡罗（virtual particle MC,VPMC）软件计算rPBSPT剂量。然后，将VPMC计算的rPBSPT剂量与独立MC程序（MCsquare）计算的rPBSPT剂量做比较，并进行3D gamma分析，验证VPMC计算的rPBSPT剂量的准确性。之后以治疗前MCsquare的二次剂量检验计算为参考，对VPMC计算的rPBSPT剂量做3D gamma分析，以此对开发的PSQA工具做演示并验证该工具的可行性。3D gamma分析选取标准2 mm/2%/10%。选取20个具有不同病灶的患者来评估此工具的准确性和效率。结果 在准确性验证中，VPMC计算单个rPBSPT剂量的时长为（5.88±4.00） s，与MCsquare计算rPBSPT剂量相比的3D gamma通过率为99.47%±0.72%；在开发的PSQA工具工作流程展示中，VPMC计算单个rPBSPT剂量与MCsquare计算PBSPT剂量相比的3D gamma通过率为98.91%±0.92%。结论 该工具的准确性和效率可满足在线PBSPT-ART工作流程中PSQA的要求。

关键词

患者个体质控(PSQA) / 质子在线自适应放疗 / GPU加速蒙卡 / 治疗记录