次世代放射線治療のための超並列放射線輸送アルゴリズムの高度化

推进下一代放射治疗的大规模并行辐射传输算法

• 批准号: 22K12066
• 负责人: 村上 晃一
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12066/
• 关键词: 放射線シミュレーション; 線量計算; 放射線治療; GPGPU; 超並列計算アルゴリズム

近年、粒子線によるがんの放射線治療の手法が高度化している。アダプティブ放射線治療や、ホウ素中性子捕捉治療(BNCT)、高線量率超短時間照射(FLASH)などといった次世代の放射線治療においては、その線量評価に用いる線量計算エンジンの高精度化、高速化が求められる。本研究では、モンテカルロシミュレーションを利用した高精度かつ超高速な線量計算エンジンを開発する。最新のGPUコンピューティングの技術を取り入れた国産線量計算エンジンを開発し、次世代の放射線治療への応用を計る。従来のモンテカルロシミュレーションと同精度で数百倍の高速化を実現し、次世代の放射線治療に応用展開していく。本年度は、GPUによる線量線量計算プログラムの改善を実施し、電磁相互作用やハドロン相互作用に関して、Geant4の物理過程の実装とその物理検証作業を実施した。X線を用いたアダプティブ放射線治療や陽子線のスポットスキャンニング治療での応用において、本研究の線量計算プログラムが、既存のモンテカルロシミュレーションと同精度の計算精度を実現していることを確認した。また、実行速度面でも、CPUを用いた既存コードとの比較で、X線のシミュレーションで500倍、陽子線のシミュレーションで、100倍程度 (1CPUコア比)の高速化を実現した。年度末には、新型のGPUが発売され、さらなる性能向上が期待できる。

In recent years, there has been an increase in particle line radiation therapy and radiation therapy. In the second generation of radiosurgery, such as radiation therapy, hormone neutral capture therapy (BNCT), high-rate ultra-short time irradiation (FLASH), second-generation radiation therapy, high-precision, high-speed, high-precision, high-speed. The purpose of this study is to use the high-precision ultra-high-speed measurement to calculate the speed and start-up of the railway. The latest GPU technology is used to calculate the volume of medical equipment in foreign countries, and the next generation of radiological treatment systems will be used. In order to achieve the same accuracy as hundreds of times as high as possible, the next generation of radiation therapy equipment will be developed in the future. In the current year, the volume of GPU is calculated, the improvement of electromagnetism, the interaction of electromagnetism, the physical process of Geant4 and the operation of physics are calculated. X-ray radiation is used to treat sub-line radiosurgery. In this study, the accuracy of the calculation is the same as the accuracy of the calculation. For example, the speed profile, the speed profile, the CPU profile, the speed profile, the speed ratio, the speed ratio, the At the end of the year, the new GPU performance is expected to increase.