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TomoTherapy股份有限公司案例—— Galil和TomoTherapy精準靶向癌性腫瘤
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TomoTherapy股份有限公司案例——

GalilTomoTherapy精準靶向癌性腫瘤


聚焦輻射是治療癌癥腫瘤的有效手段,尤其是在目標明確的情況下。獲得一個清晰的影像并非易事,尤其是目標通常被健康組織包圍時,會隨著時間的推移而增長、縮小或移動,并且還會受患者解剖結構變化的影響。

為了應對臨床醫生所面臨的這一挑戰,位于威斯康星州麥迪遜市的TomoTherapy股份有限公司開發了Hi·Art®治療系統,這是一種有效利用3D CT成像的放射治療設備,可確保每天為患者提供準確的治療。

研究工程師Graham Reitz表示:“大多數癌癥中心和解決方案提供者現在都了解了影像引導的必要性。我們的聯合創始人Rock Mackie和Paul Reckwerdt首先認識到這一需求。17年前他們在威斯康星大學相聚,并決定將 Hi·Art®治療系統的直線加速器安裝到環形龍門架上。這樣能夠支持IMRT的螺旋扇形束傳輸,并集成兆伏級CT成像。這一進步使臨床醫生能夠更好地聚焦輻射束,來治療最復雜的病例。”

實質上,病人躺在臺子或沙發上,滑入旋轉臺架,接受360°連續輸送螺旋IMRT。該IMRT使用數以萬計的窄束,這些窄束全部都針對腫瘤并進行了單獨優化,來達到總的腫瘤劑量。Galil運動控制器的DMC-2153五軸集成控制器用于控制沙發的x-y-z向運動。該控制器可以將臺子的位置控制在+/-1 mm的精度范圍內,而且TomoTherapy未來的型號正在朝著亞毫米精度發展。

“我們為Hi·Art®系統考慮過好幾種運動控制器,而Galil的控制器滿足了我們對基于以太網的步進和伺服電機的控制、多任務處理能力、SSI反饋能力和強大編程語言的需求。”Reitz補充道,“控制器還必須具備足夠小的尺寸,才能適應我們所提供的非常狹小的空間。”

Galil的PID補償功能可以控制Z軸來進行沙發的“上/下”運動。一個集成電機和步進驅動器與DMC-2153協同工作,控制將沙發移入和移出孔洞的Y軸,以及進行左右橫向移動的X軸。DMC-2153控制器還接受兩種形式的反饋,即增量式反饋和SSI絕對式反饋,可以進行“雙重檢查”且不因斷電導致的任何中斷而影響沙發位置,還可以確保x-y軸的精確同步。

Galil可以將沙發X-Y-Z 向的運動精度控制在+/-1 mm以內

Reitz補充道:“除了集成CT引導外,我們的系統與傳統系統相比具有兩個關鍵區別,分別是采用了環形龍門設計進行螺旋輸送,以及用于光束成形和調制的二元多葉準直器。”他解釋說,由于IMRT螺旋扇形束投影到軸線的寬度為40 cm,而沙發最大長度為160 cm,因此一個簡單的獨立設置就可以控制非常大的體積。事實上,這可以到達直徑40 cm、長160 cm的圓柱形體積內的任何地方。甚至更大直徑的體積也可以用更少的光束來處理。

通常,精確優化的Hi·Art®系統治療部分包含了數以萬計的小光束。單個光束對應通過Hi·Art®治療系統的專利多葉準直器(MLC)的開放葉片發射的輻射,并且在任意給定的旋轉過程中,機架可以位于任何給定角度。需要大量的射線束角度來實現高度共形的劑量分布,這一點與CT成像所需要的大量影像投影角度非常相似。

為了滿足TomoTherapy的需求,Reitz表示Galil的定制控制器,可以輕松接收所有SSI設備的反饋。“我們使用了大量I/O,用于各種任務,例如,機器停機、離合器狀態和緊急停止。它還可以向其內部嵌入式計算機發送信號來進行運動計算,與此同時,我們系統的Linux計算機也在進行計算,并直接與Galil控制器進行協調和對話,以此提供冗余并提高安全性。”






TomoTherapy股份有限公司

威斯康星州麥迪遜

www.tomotherapy.com

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