Titulo Estágio
Computação paralela de algoritmos de cálculo de dose de radiação
Áreas de especialidade
Engenharia de Software
Local do Estágio
Instituto Pedro Nunes, Coimbra
Enquadramento
O IPN foi subcontratado para o desenvolvimento de um projeto cujo âmbito prevê a conceção e desenvolvimento de um Treatment Planning System (TPS), aplicação usada por Dosimetristas para a criação e edição de planos de tratamento de radioterapia.
A aplicação deverá ser acessível e executável através de um browser moderno (Chrome, Firefox, Microsoft Edge, Safari, etc.), sem necessidade de qualquer instalação adicional no computador do utilizador.
A aplicação deverá ainda ser compatível com os formatos de dados padrão atuais, usados nos equipamentos e aplicações de software usados nos centros de radioterapia.
Esta aplicação deverá ainda ser capaz de efetuar os cálculos de dose depositada de radiação nos tecidos dos doentes, consoante o plano de tratamento.
Objetivo
O presente estágio tem como objetivo a análise dos diferentes algoritmos de cálculo de dose usados pelos Treatment Planning Systems atuais.
O estagiário será responsável pelo planeamento, restruturação e implementação de pelo menos dois dos algoritmos mais conceituados usados para o cálculo de dose de radiação depositada nos tecidos de doentes oncológicos, quando expostos a feixes de radiação (fotões e protões) emitidos pelos aceleradores lineares usados nos tratamentos de radio terapia. Os algoritmos a implementar são as variantes para cálculo de dose de radiação depositada, dos métodos de cálculo Pencil Beam [3,4] e o Monte Carlo[1,2].
A implementação deverá paralelizar quanto possível os cálculos a efetuar em cada um dos algoritmos.
A solução final deverá fazer uso do poder computacional em paralelo das Graphics Processing Units (GPU) disponíveis através de serviços Cloud.
Deverá ser criado um serviço web que permita a execução dos diferentes algoritmos e obtenção de resultados de forma remota.
Citações:
(1) - Kawrakow, Iwan, and Matthias Fippel. "Investigation of variance reduction techniques for Monte Carlo photon dose calculation using XVMC." Physics in Medicine & Biology 45.8 (2000): 2163.
(2) - Fippel, Matthias. "Fast Monte Carlo dose calculation for photon beams based on the VMC electron algorithm." Medical physics 26.8 (1999): 1466-1475.
(3) - Ahnesjö, Anders, Mikael Saxner, and Avo Trepp. "A pencil beam model for photon dose calculation." Medical physics 19.2 (1992): 263-273.
(4) - Mohan, Radhe, C. Chui, and L. Lidofsky. "Differential pencil beam dose computation model for photons." Medical Physics 13.1 (1986): 64-73.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
Durante o 1º semestre, o projeto será composto pelas seguintes fases de desenvolvimento:
• F1 – Análise do estado da arte (25% do semestre) – Análise de soluções, boas práticas e tecnologias a usar no projecto.
• F2 – Levantamento de requisitos (25% do semestre) – Levantamento de requisitos dos módulos a desenvolver.
• F3 – Desenho (50% do semestre) – Desenvolvimento de um protótipo dos módulos, aplicação e desenho da arquitetura.
Nota 1: a escrita do relatório para defesa intermédia (deve ir sendo realizado ao longo do semestre)
Plano de Trabalhos - Semestre 2
Durante o 2º semestre, o projeto será composto pelas seguintes fases de desenvolvimento:
• F4 – Implementação (70% do semestre) – Implementação dos requisitos e funcionalidades determinadas em F2.
• F5 – Testes (20% do semestre) – Desenvolvimento de testes à robustez da aplicação desenvolvida. Implementação de correções aos bugs detetados.
• F6 – Deploy e relatório de projecto (10% do semestre) – Revisão final da aplicação desenvolvida e disponibilizada para produção.
Nota 2: A escrita do documento final da dissertação deverá ser realizada ao longo do trabalho.
Condições
Bolsa no valor de 400€ durante um periodo de 6 meses. O valor pode ser revisto em alta mediante a avaliação do trabalho apresentado.
Observações
Sem observações
Orientador
Hugo Dinis Pereirinha da Silva Amaro
hamaro@ipn.pt 📩