Universidad de Castilla-La Mancha
 
Escuela Superior de Ingeniería Informática

 

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Grado en Ingeniería Informática


TRABAJOS FIN DE GRADO
curso: 2016-17

Computación de altas prestaciones para una radioterapia más eficiente


Tecnologías Específicas

Ingeniería de Computadores
Tecnologías de la Información
 


Descripcion y Objetivos

El cálculo de isodosis en radioterapia es un proceso complejo ya que requiere de conocimientos de física y medicina para poder llevar a cabo una estimación adecuada que no suponga ningún peligro para el paciente. En el Complejo Hospitalario Universitario de Albacete (CHUA) se realiza un proceso de cálculo de curvas de isodosis para radioterapia que, mediante el uso de diversas herramientas informáticas, permite realizar una estimación de la dosis a aplicar partiendo de una imagen de TAC de la zona afectada del paciente.

Uno de los problemas que presenta el proceso actual de cálculo es que éste se realiza teniendo en cuenta que el paciente está compuesto de un único material, el agua. Esto es así debido a que el agua forma parte de la  composición del ser humano en un porcenaje muy alto y, por tanto, la estimación obtenida es considerada aceptable.

Por otra parte, existen herramientas que, partiendo igualmente de la imagen del TAC, permiten considerar materiales distintos al agua, de tal manera que las estimaciones obtenidas se aproximan más a la realidad. Así,  a partir de la imagen del TAC se puede indicar qué partes corresponden  a aire, hueso, músculo, etc, y estos materiales son considerados para obtener curvas de isodosis más precisas, con el beneficio que esto aporta al paciente.

Sin embargo, el principal problema que presentan estas herramientas es que se realiza un cálculo basado en Monte Carlo, que tiene un alto coste computacional y da lugar a simulaciones con una duración de varias horas.

El objetivo principal de este TFG es dotar al CHUA con una infraestructura hardware y software que permita el cálculo de curvas de isodosis en radioterapia de una manera precisa (utilizando el método Monte Carlo) y rápida, bien utilizando los propios recursos hardware disponibles en el CHUA o bien utilizando el supercomputador Galgo de la UCLM. Todo ello integrado y accesible desde una herramienta web que facilite su uso por parte de los usuarios del CHUA.   

 


Metodología y Competencias

Se aplicará una metodología estructurada en varias fases, de acuerdo con el siguiente plan de trabajo

  • Estudio de las diversas herramientas que se utilizarán durante el TFG: Penelope, ClonEasy, sistema de colas PBS para ejecución en Galgo 
  • Creación de un cluster de PCs con sistema operativo Windows como prototipo para el desarrollo de las pruebas
  • Adaptación de ClonEasy al cluster de PCs Windows
  • Adaptación de ClonEasy al supercomputador Galgo
  • Realización de prueba de ambas instalaciones
  • Ampliación de la herramienta web [3] para considerar diversas opciones de ejecución: secuencial, paralela en cluster de PCs con Windows, Galgo
  • Despliegue en CHUA
 


Medios a utilizar

  • Software:
    • Penélope: software para el cálculo de curvas de isodosis utilizando Monte Carlo
    • ClonEasy: adaptación de Penélope para su ejecución en un cluster
  • Hardware:
    • Supercomputador Galgo
    • PCs con sistemas operativos Windows y Linux
 


Bibliografía

  1. Andreu Badal, Josep Sempau. "A package of Linux scripts for the parallelization of Monte Carlo simulations".  Computer Physics Communications 175 (2006) 440–450. Elsevier. 2006
  2. F.Salvat, J.M. Fernandez-Varea, E.Acosta and J.Sempau. "PENELOPE, A Code System for Monte Carlo Simulation of Electron and Photon Transport", Proceedings of a Workshop/Training Course, OECD/NEA 5-7 November 2001 NEA/NSC/DOC(2001)19. ISBN:92-64-18475-9
  3. Iván López Lorenzo. "Implementación de una aplicación web para el cálculo de curvas de isodosis en radioterapia". TFG Escuela Superior de Ingeniería Informática de Albacete. Julio 2016
  4. PBS Professional, http://www.pbspro.org/
 


Tutores


CAZORLA LÓPEZ, DIEGO
SÁNCHEZ GARCÍA, JOSÉ LUIS
 

Alumno


PANADERO NIETO, MATEO

 

 

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Curso: 2016-17
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