質子治療計劃系統將開發基于人工智能的器官勾畫平臺來服務于更準確的質子計劃，達到：在較小的困難器官上自動分割效果達到并超過有長期經驗醫生的水平；能直接給最終用戶使用，并對不同廠商的 CT 圖像達到具有較高的魯棒性能，無需人工預處理圖像。提供專門適用于放療物理模型的快速Monte-Carlo 質子引擎，通過模擬質子在病人體內的傳播和相互作用，準確的計算物理劑量，二次輻射和生物學效應，并因為采用了GPU并行技術，計算速度相對于傳統的MC工具，例如Geant4等，提高了10^5倍。開發人工智能自動勾畫靶區的治療計劃系統，縮短治療計劃時間，解放物理師，降低醫院運行成本。本項目分四個子課題進行研究：軟件系統工程，人工智能器官自動勾畫，基于GPU的Monte Carlo劑量計算和質子計劃優化。