2013 Fiscal Year Annual Research Report
画像処理用並列演算素子に最適化された粒子線線量分布計算法の開発とその精度評価
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23602003
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
榮 武二 筑波大学, 医学医療系, 教授 (60162278)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊田 博明 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (30354913)
安岡 聖 筑波大学, 医学医療系, 講師 (50200499)
照沼 利之 筑波大学, 医学医療系, 助手 (40361349)
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| Keywords | 陽子線治療 / 治療計画 / 3次元線量分布計算法 / 並列処理 / GPU |
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| Research Abstract |
本研究は、陽子線治療に使用する3次元線量分布計算アルゴリズムを開発し、画像処理用並列演算素子を使った計算速度の高速化を目的としている。本年度は、これまでに構築した線量分布計算プログラムを使い、計算効率をどこまで上げられるかの試験を行った。本研究で開発した方法は、物質中で減速する陽子のフルエンスが位相空間で混ざりながら輸送され、最終的にエネルギーが無くなり停止するまでの取扱いに粒子密度分布を使用する。各セルの粒子フルエンス、エネルギー分布を上流から順に計算し、取扱う物理過程は、厳密なモンテカルロ法のそれに匹敵する。並列化の効率をテストするために、実数演算で使用するメモリーの容量が小さい方法と、計算領域全体の配列をGPU側に送る方法の2種類のプログラムで並列化の効果について調べた。結果として、標準的なCPU（i5,3.2GHz,4core)に対する計算速度として、最大20～30倍の性能が得られることがわかった。この性能は、GPUの性能から予測される値に近付いていることが確認された。
このアルゴリズムを活用する方法の１つとして、粒子線治療の標的マージンが十分に付けられているかを視覚的に確認できる方法の検討を行った。この結果は、粒子線治療に特化された標的入力が可能になる新しい治療計画システムの研究につながる。
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