PCクラスタによる並列化FEAを利用した骨折可能性診断システムの構築

• Project/Area Number: 15700352
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Medical systems
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 古賀 掲維 長崎大学, 大学教育機能開発センター, 講師 (60284709)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2003: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: 骨折可能性 / 骨強度 / 有限要素解析(FEA) / PCクラスタ / 共役勾配法(CG法) / 並列型FEA / CTデータ / Micro-CT / EBE-PCG法

Research Abstract

本研究では、PCクラスタによる並列化FEAを利用した骨折可能性診断システムの構築を目指して次のような研究を行った。
(1)CTのデータの解析に特化した高速有限要素法ソルバーの開発
CTデータの解析に特化した高速有限要素法ソルバーを開発するために、並列化プログラミング、プログラムジョブのバッチ処理に関する調査を行い、既存の有限要素法ソルバーを並列動作が可能なように改良する研究を行った。さらに、CTデータの特徴を活かし、より高速かつ低メモリで動作するソルバーとするため、既存の有限要素法ソルバーで、EBE-PCG法が利用できるように改良を行った。また、市販の汎用ソルバーで利用可能な形式にCTデータを変換し、解析を行えるようにするプリプロセッサプログラムの作成も行った。
(2)PCクラスタを用いた安価な計算環境の構築
PCクラスタを用いた安価な計算機環境の構築のために、IA64PCクラスタを導入し、既存のPCと高速なネットワークで接続し、PCクラスタの構築を行った。これらPCクラスタは全て19"ラックに搭載可能であり、非常に高速な計算機環境を研究室の片隅に置いて利用できる。
(3)高速有限要素ソルバーのPCクラスタへの最適化
CTデータの特性を活かして、高速有限要素ソルバーをPCクラスタの並列処理に対応させる研究を行った。EBE-PCG法に基礎をおく高速有限要素法ソルバーをPCクラスタ上に最適化した。
(4高速有限要素ソルバー及びPCクラスタによる骨折可能性診断
開発した高速有限要素ソルバー及びPCクラスタを用いて骨折可能性診断が可能となるようなシステムの構築を目指して研究を行った。まだ、システムの完成には至っていないが、現在も本学医学部附属病院の研究者と協力し,実用的なシステム構築を目指しているところである。