放射治疗技术是目前恶性肿瘤的一种局部治疗手段,广泛应用于临床医学治疗。精准快速的剂量计算过程是放射治疗计划系统具有可行性的必要条件。针对传统笔形束核剂量计算过程复杂,速度较慢的问题,本课题提出一种减少算法复杂度的快速剂量计算方法,并对该方法中比较复杂的等效深度计算和剂量叠加部分进行GPU加速。在计算精度基本一致的情况下,加快了剂量计算的速度。本文的主要研究内容如下:(1)基于笔形束核的剂量计算新方法研究。传统的笔形束核剂量算法以能量沉积点为中心来计算剂量分布,大量的时间用来计算不同射束的能量核轴线与体素的相交情况,计算过程复杂,速度较慢。因此,本文提出一种新算法,即在球壳坐标系下,利用射束在不同球壳层的碰撞点处轴线与体素相交情况的相似性,以碰撞点为中心计算剂量分布。首先利用模体和能谱信息得到笔形束核深度分量和侧向分量的相关参数,同时提前计算射野范围内每条射束在初始球壳层碰撞点处不同方向轴线与体素的相交情况。其次将初始球壳层深度与其它球壳层深度的比值作为校正因子得到其他层碰撞点处轴线与体素的相交情况。最后在球壳坐标系中计算不同射束在碰撞点处的剂量分布。实验结果表明,与传统笔形束核剂量算法比较,改进算法在精度不变的情况下,计算速度有很大的提升。(2)GPU加速新算法。鉴于目前GPU的并行计算的优势及其在科学及医学领域的广泛应用,在本文提出的新算法的基础上,利用GPU对算法中比较复杂的部分进行加速。首先将Matlab程序转换成C语言程序,利用CUDA C对射束进入模体后的等效深度及剂量叠加两个部分的循环做并行运算,使得数据处理更加快速,从而减少整体剂量计算的时间。实验结果说明,与CPU程序相比,GPU确实可以提高剂量计算的速度,而且数据量增多的情况下,加速比更明显。同时剂量计算的精度并没有明显降低。因此,可以利用GPU对基于笔形束核的剂量计算进行加速。