硼中子俘获治疗(BNCT)蒙特卡罗剂量计算软件系统MCDB(Monte Carlo dosimetry code for brain)已经开发成功。它包括医学前处理、剂量计算和后处理。前处理把CT、MRI图像数据自动转化为剂量计算的输入文件,剂量计算基于蒙特卡罗(MC)方法,后处理是确定照射方向和照射时间。为了提高剂量计算的精度和缩短计算时间,MCDB发展了针对体素模型的快速粒子径迹算法,构造材料矩阵和计数矩阵,程序实现了MPI并行化。通过一个病例,MCDB完成了从CT、MRI提取数据、剂量计算和后处理的全过程。计算取得了与MCNP程序一致的结果,串行计算速度较MCNP提高3倍以上,并行效率可以达到90%,完全满足临床对计算精度和计算时间的要求。
为使MCNP程序能模拟数百万规模的反应堆"pin-by-pin"问题和医学体素模型,本文对MCNP程序进行了改进,使几何块、几何面数量可扩展。改进后的程序对硼中子俘获治疗(BNCT)的人体大脑进行几何建模,栅元数量达百万量级;计算了大脑的中子、光子吸收剂量率随深度的变化,为大脑BNCT提供理论支持。此外,对百万规模的"Like n But"重复结构模型进行了串、并行测试,验证了几何规模扩展后程序计算的正确性。
