스팟 스캐닝 양성자 치료 시 빔 비정을 실시간 모니터링하기 위한 GUI기반 소프트웨어 개발

Abstract

최근 양성자 치료 분야에서는 양성자 빔 비정의 불확실성을 줄이기 위해 체내 빔 비정을 검증하는 기술이 연구되고 있다. 이와 관련하여 본 연구팀은 즉발감마선 분포에 기반하여 체내 양성자 빔의 비정을 측정하는 장치인 다중 슬릿 즉발감마선 카메라의 원리 검증을 완료하고, 최근 임상에 적용하기 위한 신규 프로토타입을 개발 중에 있다. 양성자 치료 임상에서 해당 카메라에 기반하여 빔 비정을 모니터링하기 위해서는, 데이터 측정부터 데이터 분석 및 가시화까지 일련의 과정이 한 개의 소프트웨어를 통해 치료 현장에서 간편하고 신속하게 수행될 수 있어야 한다. 이에 본 연구에서는 스팟 스캐닝 양성자 치료에서 빔 비정을 모니터링하는 GUI 기반의 소프트웨어를 개발하였다. 해당 소프트웨어는 다중 슬릿 즉발감마선 카메라가 측정한 즉발감마선 분포뿐만 아니라 치료 계획 및 로그 데이터를 모두 정합 및 활용하여, 실시간으로 스팟 별 비정을 검증하고 그 결과를 가시화할 수 있도록 구현하였다. 이후, 스팟 스캐닝 양성자 치료를 모의로 수행하고, 소프트웨어의 실시간 비정 모니터링 기능을 검증했다. 검증 결과, 개발한 소프트웨어는 매 레이어의 종료 직후 최대 0.7초 이내에 모든 데이터를 수집 및 분석하고, 해당 레이어의 모든 스팟 빔 비정 검증 결과를 가시화할 수 있음을 확인했다. 스팟 스캐닝 양성자 치료에서 한 레이어가 종료된 후 다음 레이어가 시작되기까지 약 3초 이상이 소요되는 것을 고려할 때, 다음 레이어 조사가 시작되기 전까지 이전 레이어에 대한 빔 비정 검증 결과를 가시화할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 개발한 소프트웨어와 다중 슬릿 즉발감마선 카메라를 활용하여 양성자 치료 임상에서 실시간으로 빔 비정 검증을 수행함으로써 양성자 치료의 질과 환자의 안전을 제고할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 소프트웨어에 스팟 별 비정 검증 결과와 의료 영상 정합 기능, 분할 치료 간 통계적 분석 기능, 다중 슬릿 즉발감마선 카메라 포지셔닝 기능 등 양성자 치료 임상에서 소프트웨어를 활용하기 위한 기능들을 추가해 나갈 계획이다.