maxon Story
새로운 방사선 치료 기술
미국의 한 의료 공학 회사가 암 치료를 대상으로 설계된 새로운 방사선 치료 기술을 개발했습니다. 방사선 치료를 위해 감마선을 조정하려면 여러 장치가 필요하며 단일 통합 동작 제어로 극도로 정밀하게 조정됩니다. 맥슨 모터, 기어헤드 및 컨트롤러는 움직임의 정밀도를 보장합니다.
고정밀 방사선 치료 기술
오크우드 빌리지(미국 오하이오)에 본사를 둔 회사, 뷰레이(ViewRay)는 MLC(multileaf collimator) 설계에 도전했습니다. 엔지니어의 목표는 당시 시장에 출시된 어떤 제품보다 더 정확한 최종 제품을 개발하는 것이었습니다. 뷰레이는 맥슨과 협업하여 모터, 인코더, 기어헤드 및 개별 모터 제어 모듈과 같이 중요한 구성품을 생산하고 있습니다. 뷰레이는 종양학에 사용하게 될 혁신적인 방사선 치료 장치를 개발하는 비상장 의료 공학 회사입니다. 뷰레이 시스템은 MRI 유도 방사선 요법을 사용하여 치료 중 지속적인 연조직 영상을 제공하므로, 의사는 실제 방사선량이 전달되는 위치를 확인할 수 있고 환자의 해부학적 변화에 적응할 수 있습니다. 뷰레이 방사선 시스템에는 최적으로 환자를 치료하기 위해 완벽하게 통합된 5개의 하위 시스템이 포함되어 있습니다. 즉, 실시간 MR 영상, 치료 계획, 선량 예측 및 최적화, 실시간 연조직 표적 지정, 원격 검토 및 승인입니다. 치료 전달은 3개의 다엽 콜리메이터를 통해 3개의 Cobalt-60 감마선 소스를 배치하기 위해 회전 갠트리 어셈블리가 장착된 분할 자석 MRI 시스템에서 수행됩니다.
다른 방사선 치료 기술의 영상은 빔이 켜져 있는 순간이 아니라 치료 전이나 치료 후에 수행됩니다. 그러니 이는 수술 중에 타겟을 조정할 수 없기 때문에 치료에 문제가 됩니다.
연조직 운동은 보통 방사선 치료 시 종양의 위치를 이동시켜 연조직 손상을 유발합니다. 뷰레이는 MR 영상과 방사선 치료 전달 기술을 결합하여 이 문제를 해결했습니다. 지속적인 연조직 영상을 통해 치료 중일 때와 빔이 켜진 상태에서 뷰레이 도구는 대상을 세분화하고 환자가 치료를 받는 동안 선량을 다시 최적화할 수 있습니다.
엔지니어링 팀은 다음과 같이 말합니다. “MLC 모터 제어 시스템은 시스템의 중요한 부분입니다. 당사는 또한 MRI 자석과의 근접성 및 갠트리 구성으로 인한 부피 제약으로 설계가 더 어려울 것을 알고 있었습니다.” 이 시스템은 별도의 차폐 헤드에 장착된 3개의 감마선 소스를 사용합니다. 뷰레이에 따르면 이중 초점 MLC는 이미지의 윤곽을 선명하게 하여 기존 가속기에 필적하는 반영을 생성하도록 설계되어 임상의가 보다 자신 있게 환자를 치료할 수 있다고 합니다.
EPOS2 디지털 위치제어 컨트롤
이 팀은 소형 폼 팩터를 위해 맥슨의 EPOS2 Module 36-2 소형 디지털 위치제어 컨트롤러를 선택하여 각 콜리메이터에 60개의 모션 제어 채널을 패키징할 수 있었습니다. 30개의 EPOS 모듈이 단일 맞춤형 마더보드에 적합할 수 있으며 콜리메이터당 2개의 마더보드가 있습니다. 각 뷰레이 시스템은 각 하나의 차폐된 헤드당 세 개의 콜리메이터를 사용합니다. 각 EPOS 모듈은 유연하고 매우 효율적인 전력 스테이지를 구현하고 디지털 인코더로 DC 모터를 구동합니다. 맥슨 모터는 CANopen 네트워크에서 슬레이브 노드로 작동하도록 특수 설계되었습니다. 최대 출력 전력은 2암페어로 공급 전압은 11-36V 전원 공급 장치에서 발생합니다. 뷰레이 팀은 EPOS2 펌웨어를 사용하여 컨트롤러와 통신합니다. EPOS2 펌웨어는 컨트롤에서 요구하는 작동 모드와 모니터링 기능을 구현하기 쉽습니다.
EPOS2 DC 위치제어 컨트롤러는 몇 가지 중요한 인터페이스로 인해 사용 및 구현이 용이하면서도 제한된 공간에서 잘 작동할 수 있을 만큼 충분히 컴팩트합니다. © 2012 maxon
모터, 기어헤드 및 인코더로 구성된 180개의 어셈블리
각 콜리메이터에는 30개의 리프가 마주보고 있는 두 개의 뱅크에 배열된 60개의 리프가 있습니다. 3개의 콜리메이터가 있으므로 이 장치는 180개의 EPOS 컨트롤러와 180개의 모터/인코더/기어헤드 어셈블리를 사용합니다.
MLC는 갠트리 시스템에 장착되어 대상에 대해 3개의 감마 방사선 소스의 시준을 제공합니다. 각 콜리메이터 리프는 갠트리가 제 위치로 이동하는 동안 설정된 치료 계획에 따라 배치됩니다. CANopen 버스 명령은 각 리프의 위치를 지정하기 위해 모터, 인코더, 기어헤드 및 컨트롤러로 구성된 해당 노드로 전달됩니다. 결과는 환자의 치료 계획과 일치하고 정밀하게 시준된 형태입니다.