maxon Story
Een nieuwe radiotherapietechnologie
Een medisch engineeringbedrijf in de VS heeft een nieuwe radiotherapietechnologie voor de behandeling van kanker ontwikkeld. Voor deze radiotherapie zijn verschillende apparaten nodig om de gammastralen te regelen die door een geïntegreerde bewegingsbesturing extreem nauwkeurig worden gestuurd. maxon motoren, overbrengingen en controllers zorgen voor de exactheid van de bewegingen.
Een technologie voor radiotherapie met hoge precisie
Het bedrijf ViewRay, gevestigd in Oakwood Village (Ohio, VS), heeft een multileaf collimator (MLC) ontwikkeld. Het doel van de ingenieurs bij ViewRay was om een eindproduct te ontwikkelen dat nauwkeuriger was dan elk ander vergelijkbaar product dat op dat moment op de markt was. Voor de productie van kritische componenten is ViewRay een samenwerking aangegaan met maxon. Hierbij ging het om de motoren, encoders, overbrengingen en individuele motorbesturingsmodules. ViewRay is een particulier medisch engineeringbedrijf dat innovatieve bestralingstoestellen ontwikkelt voor het oncologische vakgebied. Het ViewRay-systeem biedt continue beeldvorming van zacht weefsel tijdens de behandeling, met behulp van MRI-geleide radiotherapie. Artsen kunnen hierdoor zien waar de werkelijke stralingsdosis wordt toegediend en kunnen de dosis aan veranderingen in de anatomie van de patiënt aanpassen. Het ViewRay-bestralingssysteem omvat vijf subsystemen die ten behoeve van een optimale patiëntenzorg perfect op elkaar afgestemd zijn. Dit zijn: real-time MRI, behandelingsplanning, dosisvoorspelling en -optimalisatie, real-time targeting van zacht weefsel en beoordeling en goedkeuring op afstand. De behandeling wordt uitgevoerd in een split-magnet MRI-systeem met roterende brug om drie kobalt-60 gammastraalbronnen via de drie multileaf collimators te positioneren.
De beeldvorming in andere radiotherapietechnologieën vindt plaats voor of na de behandeling, niet terwijl de stralingsbundel is ingeschakeld. Aangezien de targeting tijdens de operatie niet kan worden aangepast, is dit problematisch voor de therapie.
Door beweging van het zachte weefsel kan de positie van een tumor tijdens de bestraling vaak verschuiven, waardoor het zachte weefsel beschadigd raakt. ViewRay heeft dit probleem opgelost door middel van een combinatie van MR-beeldvorming en bestralingstechnologieën. Met continue beeldvorming van zachte weefsels terwijl de behandeling bezig is en de bundel ingeschakeld is, kunnen de ViewRay-tools het doel verfijnen en de dosis opnieuw optimaliseren. En dat alles terwijl de patiënt de behandeling ondergaat.
“Het MLC-motorbesturingssysteem is een belangrijk onderdeel van het systeem. We wisten dat het ook een van de moeilijkste onderdelen zou zijn om te ontwerpen vanwege de nabijheid van de MRI-magneet en de volumebeperkingen veroorzaakt door de brugconfiguratie”, aldus het engineeringteam. Het systeem beschikt over drie gammastraalbronnen die in individueel afgeschermde koppen zijn gemonteerd. Volgens ViewRay is de dubbel gefocuste MLC ontworpen om contouren in het beeld te verscherpen en penumbra te produceren die vergelijkbaar is met die van conventionele versnellers, zodat artsen patiënten veiliger kunnen behandelen.
Digitale positieregelaar EPOS2
Het team koos voor de compacte digitale positieregelaars EPOS2 module 36-2 van maxon vanwege hun kleine vorm, waardoor men in staat was om 60 motion-control-kanalen voor elke collimator onder te brengen. Dertig EPOS-modules passen op een enkel aangepast moederbord, en er zijn twee moederborden per collimator. Elk ViewRay-systeem gebruikt drie van deze collimators, één voor elk van de afgeschermde koppen. Elke EPOS-module implementeert een flexibele en zeer efficiënte vermogenstrap, en drijft een gelijkstroommotor met digitale encoder aan. De maxon motoren zijn speciaal ontworpen om als slave nodes in een CANopen-netwerk te functioneren. Ze hebben een maximaal uitgangsvermogen van 2 ampère en de voedingsspanning komt van een 11-36V-voedingsunit. Het ViewRay-team communiceert via de EPOS2-firmware met de controllers. De bedrijfsmodi en bewakingsfuncties van de firmware zijn al naargelang de besturing gemakkelijk te implementeren.
De EPOS2 DC-positieregelaars zijn gemakkelijk te gebruiken en te implementeren dankzij diverse belangrijke interfaces. Toch zijn ze compact genoeg om goed te kunnen werken in kleine ruimtes. © 2012 maxon
180 assemblages bestaande uit een motor, een overbrenging en een encoder
Elk van de collimators bevat zestig bladeren die in twee tegenover elkaar liggende banken van dertig zijn gerangschikt. Omdat er drie collimators zijn, gebruikt het apparaat 180 EPOS-controllers en 180 motor-encoder-overbrenging-combinaties.
De MLC's zijn op het brugsysteem gemonteerd om de drie gammastraalbronnen ten opzichte van het doel te collimeren. Terwijl de brug in positie wordt gebracht, wordt elk collimatorblad volgens het ingestelde behandelplan gepositioneerd. Om elk blad te positioneren worden CANopen-buscommando's naar de bijbehorende node gestuurd, bestaande uit een motor, encoder, overbrenging en controller. Het resultaat is een nauwkeurig gecollimeerde vorm die overeenstemt met het behandelplan van de patiënt.