matRad项目中的蒙特卡洛剂量计算引擎配置指南

matRad项目中的蒙特卡洛剂量计算引擎配置指南

概述

matRad是一个开源的放射治疗计划系统，提供了多种剂量计算引擎选项，包括蒙特卡洛模拟方法。本文将详细介绍如何在matRad中正确配置和使用蒙特卡洛剂量计算引擎，特别是针对TOPAS和MCsquare两种引擎的配置方法。

剂量计算引擎架构演变

matRad的最新开发版本(dev/dev_varRBErobOpt分支)引入了一个新的统一接口架构，将各种剂量计算方法整合到两个主要函数中：

1. matRad_calcDoseInfluence - 用于计算剂量影响矩阵
2. matRad_calcDoseForward - 用于正向剂量计算

这种架构改进使得引擎切换更加统一和灵活，同时保持了向后兼容性。

引擎配置方法

在新版本中，配置剂量计算引擎需要通过修改计划对象(pln)的属性：

% 设置剂量计算引擎为TOPAS
pln.propDoseCalc.engine = 'TOPAS';

% 设置正向计算的粒子历史数
pln.propDoseCalc.numHistoriesDirect = 1e7;

可用引擎查询

开发者可以通过以下方法查询当前可用的剂量计算引擎：

% 查询所有可用引擎
DoseEngines.matRad_DoseEngineBase.getAvailableEngines().shortName

% 查询特定计划适用的引擎
DoseEngines.matRad_DoseEngineBase.getAvailableEngines(pln).shortName

旧版本兼容性说明

虽然新版本推荐使用统一接口，但旧版本的专用函数仍然保留：

• calcDoseDirectMC - 默认使用MCsquare引擎
• calcDoseDirect - 默认使用笔形束算法(SVD用于光子，HongPB用于粒子)

常见问题解决

当遇到"运算符的使用无效"错误时，通常是由于以下原因：

1. 使用了旧版本代码但尝试配置新版本功能
2. 引擎参数设置不正确
3. 路径配置问题(特别是TOPAS引擎需要正确配置系统路径)

解决方案包括：

1. 确认使用的matRad版本
2. 检查pln.propDoseCalc或pln.propMC结构体中的参数设置
3. 确保外部引擎(如TOPAS)已正确安装并配置了MATLAB可访问的路径

最佳实践建议

1. 对于新项目，建议使用统一接口函数
2. 在切换版本时，注意检查函数调用方式的变化
3. 对于蒙特卡洛计算，合理设置粒子历史数以平衡计算精度和速度
4. 定期检查可用引擎列表，了解系统支持的最新功能

通过正确理解和配置matRad的剂量计算引擎，用户可以充分利用其提供的各种先进算法，获得更精确的放射治疗剂量计算结果。