Fujitsu Laboratories, Ltd. 는 오늘 토론토 대학(U of T)의 연구진과 공동으로 Fujitsu의 양자에서 영감을 받은 컴퓨팅 기술인 Digital Annaler를 활용하여 감마 나이프 방사선 치료 계획을 획기적으로 간소화하는 기술 개발을 발표했습니다. s 조합 최적화 문제가 있습니다.
감마 나이프 방사선 치료법은 뇌종양과 동맥 기형을 포함한 질병을 치료하는데 사용됩니다. 기존 방법을 사용하여 치료 계획을 세우는 과정은 종종 힘들고 시간이 많이 소요되며, 의사들은 주변 조직에 대한 선량을 최소화하면서 목표에 얼마나 많은 방사선을 투여해야 하는지를 결정하기 위해 고심하고 세밀한 조정을 하는 데 시간을 할애해야 합니다.
그러나 새로 개발된 기술로 의료 전문가들은 약 1분 만에 치료 계획을 수립할 수 있으며, 기존 방법과 동일한 정확도를 유지하는 동시에 디지털 어닐러로 제공할 수 있는 엄청난 수의 조합 패턴을 계산할 수 있습니다.
빠르고 정확한 치료 계획을 수립하는 데 있어 의료 전문가의 부담을 덜어줌으로써, 새로운 기술은 환자들이 가능한 가장 효과적이고 인간적인 치료를 받도록 하기 위해 더 많은 시간과 에너지를 쏟을 수 있도록 합니다. 앞으로 Fujitsu 연구소와 UOF T 연구진은 추가 환자 데이터를 기반으로 이 기술의 효과를 지속적으로 테스트하여 궁극적으로는 의학 및 사회 전반의 개선에 적극적으로 기여하는 기술을 개발할 것입니다.
배경화면
감마 나이프 수술은 상대적인 비침습성과 매우 정확한 방사선 전달 방법 때문에 뇌종양과 다른 상태를 치료하는 데 사용됩니다. 서로 다른 지점을 목표로 하는 192개의 다른 감마선 선원을 사용함으로써, 영향을 받는 영역에 대한 선량은 최대화될 수 있고 주변의 건강한 장기에 대한 선량은 매우 낮게 유지됩니다.
해당 부위에 대한 최적의 투여량을 달성하기 위해 위치, 형태 및 방사선량을 포함한 매개 변수를 고려해야 합니다. 그러나 잠재적인 조합 패턴의 수는 엄청나며, 현재의 의료 실무에서는 의사들이 이전 경험을 바탕으로 매개 변수 조정을 수동으로 반복하여 치료 계획을 수립합니다. 이 과정은 환자의 개별 요구에 맞는 계획을 수립하는 데 약 1.5~3시간이 소요될 수 있어 의료 전문가들에게 큰 부담을 줄 수 있습니다.
의사가 치료 계획을 준비하는 동안 환자도 자주 머리에 프레임을 고정시켜 움직임을 제한하고 기다려야 할 수 있으며, 이로 인해 신체적인 불편함이 발생할 수 있습니다. 또한 환자의 치료 준비를 돕고 프레임이 제자리에 유지되도록 의료 인력을 확보하는 것도 필요합니다.
예를 들어 치료 계획 생성을 자동화하는 소프트웨어 등 이러한 프로세스를 쉽게 수행할 수 있는 새로운 도구가 최근 몇 년 동안 등장했습니다. 그러나 이 필드에서는 생성된 계획을 여전히 임상의가 수동으로 수정하고 조정해야 하는 경우가 많습니다.
Fujitsu와 U of T는 2017년부터 양자 컴퓨팅 관련 연구를 중심으로 전략적 파트너십을 맺고 있습니다. 이 최신 이니셔티브를 통해 당사자들은 감마 나이프 치료의 치료 계획을 수립하는 데 디지털 어닐러를 사용하는 데 도움이 되는 기술 개발에 협력했습니다. UOF T 및 의료 기관의 연구원들은 감마 나이프 최적화를 조합 최적화로 변환하는 방법을 연구하고 개발했습니다. 이 방법은 Fujitsu가 개발한 디지털 어닐러 기술이 이해할 수 있는 형식입니다.
새로 개발된 기술에 대해서요.
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UOF T 연구진은 Fujitsu의 Digital Annealer 기술 활용과 방법을 통해 숙련된 의사들이 만든 치료 계획과 동일한 정확도를 유지하면서 빠른 속도로 치료 계획을 수립할 수 있는 다음과 같은 기술을 개발했습니다.
1. 인체의 물리적 특성(선량 프로파일)을 사용하여 감마선 조사 중 촬영 형태를 모델링합니다.
과거에는 여러 개의 감마선에 의해 형성된 샷(감마선의 농축 영역)이 샷 위치 결정 과정에서 완벽하게 구형이라고 가정했습니다. 하지만, 인간의 몸에 있는 수분의 영향으로 인해 구체가 반드시 완벽한 것은 아니라는 것이 밝혀졌습니다. 이번에 개발된 기술은 인체 내 감마선의 물리적 특성을 반영한 샷 형태를 활용한 샷의 위치를 결정합니다. 이는 보다 정확한 치료 계획을 생성하는 데 기여할 수 있습니다.
2. 디지털 어닐러를 사용하여 방사선 파라미터를 최적화합니다.
과거에는 샷 위치 결정 중이었습니다.