2020 Fiscal Year Annual Research Report
The high-speed dose calculation technology for human geometry which allows performing the high precision Monte-Carlo treatment planning
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18K19899
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
熊田 博明 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (30354913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 健太 群馬県立県民健康科学大学, 診療放射線学部, 准教授 (10640782)
佐藤 達彦 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主席 (30354707)
古田 琢哉 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (40604575)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 線量評価 / モンテカルロ計算 / BNCT / 四面体法 / ボクセル法 / 並列計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線治療における治療計画立案作業では、人体モデルの病巣部周辺に付与される線量分布を短時間で算出する必要がある。医療現場では、高精度な線量計算が可能で、かつ、2次中性子等の副次的影響も評価可能なフル・モンテカルロ法（FMC法）による線量計算に基づく治療計画立案が求められている。しかし現状の技術では、FMC法は通常の100並列程度の並列計算機を組み合わせても計算に長時間を要するため、医療現場に実用化できていない。これを踏まえ本研究は、人体モデルに対してFMC法による高精度線量計算を1分程度で完了する超高速計算技術の開発を目指す。
令和２年度までに治療計画システム：ツクバプランで作成した人体頭部の計算モデルを四面体法に変換して計算性能の特性評価を実施した。この結果から、四面体法を採用することで従来のボクセル法に対して50％程度計算時間を短縮できる可能性を見出した。また、この四面体法を使ってモンテカルロ計算を実施できるように、ベースとなるモンテカルロ計算コード：PHITSの改良、高度化も実施した。一方、明らかとなった課題としては、四面体法で人体のような複雑な計算モデルを定義する場合、現状のツクバプランの技術では複雑な曲面部分で空間定義の材質未定義領域、もしくは、材質重複領域が生じてしまう。今後、複雑形状領域に対しても自動的に適切な定義ができる技術を開発することで、四面体法による治療計画が実現できると期待される。
Manyコアプロセッサでの超並列計算では、筑波大学の超並列計算環境であるOakForest-PACS（OFP）に対して最新のPHITSをインストールして並列化し、計算速度の評価を行った。
令和2年度には治療計画システムの検証、性能評価に関して査読付き論文への投稿も行いアクセプトされた。また、BNCT関連の治療計画に関するレビュー記事も複数投稿した。
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[Journal Article] Evaluation of the characteristics of the neutron beam of a linac-based neutron source for boron neutron capture therapy2020
Author(s)
Kumada Hiroaki, Takada Kenta, Tanaka Susumu, Matsumoto Yoshitaka, Naito Fujio, Kurihara Toshikazu, Sugimura Takashi, Sato Masaharu, Matsumura Akira, Sakurai Hideyuki, Sakae Takeji
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Journal Title
Applied Radiation and Isotopes
Volume: 165
Pages: 109246～109246
DOI
Peer Reviewed
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