معرفی نرم‌افزار GAMOS: معماری مبتنی بر Geant4 برای شبیه‌سازی‌های پزشکی

مقدمه

نرم‌افزار GAMOS که مخفف عبارت «معماری مبتنی بر Geant4 برای شبیه‌سازی‌های پزشکی» (Geant4-based Architecture for Medicine-Oriented Simulations) است، یک چارچوب شبیه‌سازی مونت‌کارلو است که بر پایه‌ی کتابخانه قدرتمند Geant4 توسعه یافته است. هدف اصلی GAMOS فراهم‌سازی بستری ساده و در عین حال منعطف برای کاربران، به‌ویژه کسانی است که تجربه‌ی برنامه‌نویسی در زبان ++C یا آشنایی عمیق با Geant4 ندارند.

اهداف و ویژگی‌ها

GAMOS با دو هدف کلیدی طراحی شده است:

• ✳️ سادگی در استفاده: کاربران تازه‌کار می‌توانند بدون نیاز به کدنویسی، پروژه‌های شبیه‌سازی خود را اجرا کنند.

• ✳️ انعطاف‌پذیری بالا: کاربران حرفه‌ای می‌توانند به راحتی قابلیت‌های جدیدی اضافه کرده و از تمام امکانات Geant4 بهره‌مند شوند.

این نرم‌افزار ابزارهای متنوعی برای تحلیل دقیق شبیه‌سازی‌ها ارائه می‌دهد؛ از جمله کنترل سطح خروجی‌ها (verbosity)، تولید هیستوگرام برای متغیرهای مختلف، محاسبه‌ی کمیت‌های فیزیکی و ابزارهایی برای بهینه‌سازی شبیه‌سازی.

ساختار نرم‌افزار GAMOS

پس از نصب نسخه‌ی GAMOS.6.2.0، ساختار پوشه‌ها به شرح زیر است:

• 📁 source: شامل کدهای ++C اصلی GAMOS است. کاربران پیشرفته می‌توانند در این بخش توسعه دهند.

• 📁 examples: نمونه‌هایی اولیه برای شروع کار. اجرای فایل examples/test/test.in توصیه می‌شود.

• 📁 tutorials: شامل ۹ آموزش گام‌به‌گام در حوزه‌های مختلف مانند PET، SPECT، دوربین کامپتون، پرتودرمانی، شیلدینگ، طیف‌سنجی گاما، تصویربرداری X-Ray و غیره.

• 📁 analysis: ابزارهایی برای تحلیل خروجی‌های شبیه‌سازی.

• 📁 data: محل ذخیره‌ی فایل‌های داده‌ای مورد استفاده در الگوریتم‌های GAMOS.

مفهوم پلاگین در GAMOS

یکی از نوآوری‌های کلیدی GAMOS استفاده از مفهوم «پلاگین» است. این رویکرد به کاربر اجازه می‌دهد تا اجزای مختلف شبیه‌سازی (هندسه، فیزیک، اقدامات کاربر، هیستوگرام‌ها و ...) را به صورت دلخواه و بدون نیاز به کامپایل مجدد، در قالب فایل متنی معرفی کند.

🔌 این انعطاف‌پذیری باعث می‌شود که حتی اجزای جدیدی که در طراحی اولیه GAMOS پیش‌بینی نشده‌اند، به راحتی قابل اضافه شدن باشند. این رویکرد مشابه استفاده از پلاگین‌های مرورگرهای اینترنتی است که بدون نیاز به تغییر در کد اصلی، قابلیت‌های جدیدی مانند پخش ویدیو یا انیمیشن را فراهم می‌کنند.

برای پیاده‌سازی این پلاگین‌ها، GAMOS از بسته‌ی ROOT متعلق به CERN بهره می‌برد که امکان مدیریت و تحلیل داده‌ها را به‌صورت پیشرفته فراهم می‌سازد.

نتیجه‌گیری

GAMOS پلی است میان سادگی و قدرت. این نرم‌افزار نه‌تنها برای کاربران تازه‌کار در حوزه‌ی شبیه‌سازی پزشکی مناسب است، بلکه ابزارهای پیشرفته‌ای برای کاربران حرفه‌ای فراهم می‌کند. با ساختار ماژولار، آموزش‌های گام‌به‌گام، و پشتیبانی از پلاگین‌ها، GAMOS به یکی از گزینه‌های برجسته در شبیه‌سازی‌های مبتنی بر Geant4 تبدیل شده است.