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

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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。