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加速放疗器用于临床主要起的作用(小直径电机在放疗中的大作用)

加速放疗器用于临床主要起的作用(小直径电机在放疗中的大作用)这样的一个多叶光栅系统,一般有几十个到两百多个叶片。每个叶片都会由一个电机独立控制,以达到灵活运动,快速响应的目的;并且每一次都能运动到主机系统给出的精准位置,动态性高。为了确保患者的健康,maxon和国际知名放疗设备公司联合研发了小直径的空心杯电机,以及抗辐射、长寿命的小直径反馈装置,确保每一个叶片的运动位置实时精准地传递给控制系统。多叶光栅系统(MLC)主要由钨合金叶片、驱动电机和上位系统组成;主要作用是在治疗过程中,由计算机控制MLC各个叶片的运动,组成的不规则射野与计划靶体积(PTV)形状保持高度的几何适合度,进而确保辐射治疗时的效果性和保护性。10-13mm电机在癌症克星-加速器中的重要位置癌症,被称为众病之王,一直是悬在人类头上的密布阴云;在与癌症的战争中,放疗和化疗被视为治疗手段的双雄。医用加速器则是放疗武器库中的狙击枪,精准灭杀癌细胞。那么加速器是怎么在杀死癌细胞的同时守护

原创 maxongroup maxon

加速放疗器用于临床主要起的作用(小直径电机在放疗中的大作用)(1)

图源 | Varian Medical Systems,ViewRay

作者 | 波总,maxon USA

校译 | Vicky

10-13mm电机在癌症克星-加速器中的重要位置

癌症,被称为众病之王,一直是悬在人类头上的密布阴云;在与癌症的战争中,放疗和化疗被视为治疗手段的双雄。医用加速器则是放疗武器库中的狙击枪,精准灭杀癌细胞。那么加速器是怎么在杀死癌细胞的同时守护正常细胞,做到精准治疗呢?

关键机构就是多叶准直器(又称多叶光栅系统,Multi-leave Collimator,MLC)。MLC在精密伺服电机的驱动下,如大圣般千变万化,无论肿瘤组织如何多样,都能做出相应的变化,从而守护病患的健康。

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多叶光栅系统(MLC)主要由钨合金叶片、驱动电机和上位系统组成;主要作用是在治疗过程中,由计算机控制MLC各个叶片的运动,组成的不规则射野与计划靶体积(PTV)形状保持高度的几何适合度,进而确保辐射治疗时的效果性和保护性。

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这样的一个多叶光栅系统,一般有几十个到两百多个叶片。每个叶片都会由一个电机独立控制,以达到灵活运动,快速响应的目的;并且每一次都能运动到主机系统给出的精准位置,动态性高。为了确保患者的健康,maxon和国际知名放疗设备公司联合研发了小直径的空心杯电机,以及抗辐射、长寿命的小直径反馈装置,确保每一个叶片的运动位置实时精准地传递给控制系统。

推荐系列 DCX10 GPX10 GAMA

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maxon的空心杯电机具有高动态响应,高功率密度和高转速等特性;完美匹配在癌症治疗中多叶光栅系统对于叶片控制的要求。无论是成熟度极高的RE系列还是可在线配置的自由度极高的DCX系列,都能满足多叶光栅系统电机的需求。maxon为抗辐射设计的GAMA系列编码器可直接与DCX系列组合,是多叶光栅系统电机的忠实卫士。

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应用案例A:maxon × Varian

Varian Medical Systems(瓦里安医疗系统公司)的癌症治疗技术旨在能够将辐射剂量非常紧密地“喷涂”或贴合到一个小的或不规则形状的目标上。由此推出的用于放射外科手术的超细光束塑造设备“HD120 MLC”由计算机控制的阵列组成,该阵列由多达120个平行、可单独调节的钨板条或叶片组成。

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通过移入和移出动作产生可调节的孔径,从而将辐射束指向患者的肿瘤。随着治疗的进展,孔径的形状会动态变化,以匹配从光束传递的每个角度所看到的肿瘤形状。通过使用MLC从多个角度精确地塑造光束,可以提供与肿瘤的三维体积紧密匹配的辐射剂量。

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这些叶片通过maxon的120个紧密整装的电机向内或向外移动。虽然电机确实很小,但真正令人印象深刻的却是所需编码器反馈中的小型化过程。每个电机都配备一台用于关闭伺服环路的编码器,既需要提供适当的高分辨率,又必须保持尽可能小的尺寸以满足整装要求。此外,高密度的辐射量会破坏传统的编码器结构,因此必须将编码器改装以耐受辐射。

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应用案例B:maxon × ViewRay

ViewRay 通过将 MR成像和放射治疗技术结合使用,在治疗过程中和射线发射时不间断地采集软组织视觉图像,可确保及时对射线量和射线方向进行优化和微调。整套系统共使用了三个伽玛射线源,均被安装在独立的屏蔽头中。由于邻近 MRT 磁体以及因支架结构造成规格尺寸受限,研发团队决定使用maxon 的紧凑型数字式位置控制器 EPOS2 module 36/2,将 60条控制运动的信道对每个准直器进行集束。

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其中,每个 EPOS 模块控制一个带数字编码器的直流电机,其固件与控制系统连接,易于操作并具备监视功能,满足系统控制的要求。每个准直器由 60 个叶片组成,以每列 30 个成对排布。因为设备由三个准直器组成,所以一共使用有 180 个 EPOS 控制器和 180 个电机、编码器和变速器组件。

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MLC 安装在支架上,以便能够相应于目标点位置完成三个伽玛射线源的准直。在支架驶至其位置的过程中,准直器的每个叶片均根据治疗计划进行定位。为此 CANopen 总线的指令将传送到相应节点处。每个节点均由电机、编码器、变速器和控制器组成,由此可以得到精确校准的状态。

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