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质子治疗中扫描照射的模拟计算及并行加速的开题报告
一、选题背景
随着人类社会对癌症治疗需求的不断增强，现代医学需要不断地寻找新的治疗方式。质子治疗作为一种粒子治疗方法，因其更精准、更有针对性、较少伤害正常细胞等优势已经成为现代医学领域的热点之一。质子治疗的具体方法是通过高能质子束对肿瘤进行扫描照射，实现治疗目的，而准确定量的电子和质子输运模拟计算是质子治疗系统的重要部分之一。因此，对质子治疗中扫描照射的模拟计算及并行加速的研究具有重要的科学意义和应用价值。
二、研究内容
本文主要研究的是质子治疗中扫描照射的模拟计算及并行加速。具体而言，主要包括以下内容：
1.电子和质子输运模拟计算方案的设计和实现。通过对质子加速和输运模拟程序的分析和实验验证，制定适用于质子治疗的输运模拟计算方案。该方案包括对质子束的加速和输运进行数值模拟，以及对扫描照射过程进行计算机仿真。
2.并行计算的设计和实现。通过并行化处理程序，提高计算效率和运行速度。该方案主要包括MPI和OpenMP两种并行计算方法的设计与实现。
3.系统性能的评估和优化。对质子治疗系统进行全面的性能评估和优化，包括对计算机硬件和软件的优化，以及对程序运行速度和精度的评估。
三、预期结果
完成质子治疗中扫描照射的模拟计算及并行加速的研究后，预期可以得到以下几个方面的结果：
1.实现质子治疗中扫描照射模拟计算方案，提高质子治疗的精度和效率。
2.实现MPI和OpenMP两种并行计算方法，提高程序运行效率和并行化程度。
3.通过对质子治疗系统的性能评估和优化，提高系统的性能和稳定性。
四、研究工作的意义和贡献
本文所研究的质子治疗中扫描照射的模拟计算及并行加速，具有以下的意义和贡献：
1.提高质子治疗的治疗效果和精度，为临床诊疗提供更优秀的治疗手段。
2.提高质子治疗的计算效率和运行速度，为质子治疗的发展提供坚实的理论基础。
3.通过对质子治疗系统的整体性能评估和优化，进一步提高了质子治疗的临床应用效果。