maxon Story
Uma nova tecnologia de radioterapia
Uma empresa de engenharia médica dos EUA desenvolveu uma nova tecnologia de radioterapia destinada ao tratamento do cancro. São necessários vários dispositivos para ajustar os raios gama a esta radioterapia, que são dirigidos com extrema precisão por um único controlo de movimento integrado. Os motores, os redutores e os sistemas de controlo maxon asseguram a precisão dos movimentos.
Uma tecnologia de radioterapia de alta precisão
A empresa ViewRay, sediada em Oakwood Village (Ohio, EUA), aceitou o desafio de conceber um colimador multilâminas (MLC). O objetivo dos engenheiros era desenvolver um produto final que fosse mais preciso do que qualquer outro produto no mercado na altura. ViewRay colaborou com a maxon para produzir componentes críticos: motores, codificadores, redutores e módulos individuais de controlo do motor. A ViewRay é uma empresa privada de engenharia médica que desenvolve dispositivos inovadores de radioterapia para aplicação em oncologia. O sistema ViewRay fornece imagens contínuas dos tecidos moles durante o tratamento, utilizando radioterapia guiada por IRM, para que os médicos possam ver onde a dose de radiação real está a ser administrada e possam adaptá-la às alterações da anatomia do paciente. O sistema de radiação ViewRay inclui cinco subsistemas, que estão perfeitamente integrados para otimizar os cuidados dos pacientes. Estes são: imagiologia por RM em tempo real, planeamento do tratamento, previsão e otimização da dose, seleção de tecidos moles em tempo real, assim como revisão e aprovação remotas. A administração do tratamento é efetuada num sistema de IRM de ímanes divididos com um conjunto de pórtico rotativo para posicionar três fontes de raios gama de Cobalto-60 através de três colimadores multilâmina.
A imagiologia noutras tecnologias de radioterapia é efetuada antes ou depois do tratamento e não durante a ativação do feixe. Este facto é problemático para a terapia, uma vez que é impossível ajustar a irradiação durante a operação.
O movimento dos tecidos moles permite frequentemente que a posição de um tumor se desloque durante o tratamento com radiação, causando danos nos tecidos moles. A ViewRay resolveu este problema utilizando uma combinação de tecnologias de imagiologia por RM e de administração de radioterapia. Com a obtenção contínua de imagens de tecidos moles, durante o tratamento e com o feixe ativo, as ferramentas ViewRay podem aperfeiçoar o alvo e otimizar novamente a dose enquanto o paciente está a ser submetido ao tratamento.
De acordo com a equipa de engenharia, “o sistema de controlo do motor MLC é uma parte importante do sistema. Sabíamos que seria também uma das mais difíceis de conceber devido à proximidade do íman de IRM e às restrições de volume devido à configuração do pórtico”. O sistema utiliza três fontes de raios gama, montadas em cabeças blindadas separadas. De acordo com a ViewRay, o MLC de dupla focagem foi concebido para melhorar a nitidez dos contornos da imagem e produzir penumbras comparáveis à dos aceleradores convencionais, para que os médicos possam tratar os pacientes com maior confiança.
Controlo de posicionamento digital EPOS2
A equipa escolheu os sistemas de controlo de posicionamento digital compactos EPOS2 Module 36-2 da maxon pelo seu pequeno formato, o que lhes permitiu agrupar 60 canais de controlo de movimento para cada colimador. Uma placa-mãe personalizada pode alojar trinta módulos EPOS e existem duas placas-mãe por colimador. Cada sistema ViewRay utiliza três destes colimadores, um para cada uma das cabeças blindadas. Cada módulo EPOS implementa um estágio de potência flexível e altamente eficiente e aciona um motor DC com codificador digital. Os motores maxon foram especialmente concebidos para operar como nós escravos numa rede CANopen. Estes apresentam uma potência de saída máxima de 2 amperes e a sua tensão de alimentação provém de uma fonte de alimentação de 11–36 V. A equipa ViewRay comunica com os sistemas de controlo utilizando o firmware EPOS2, que possui modos de funcionamento e funções de monitorização fáceis de implementar, conforme exigido pelo controlo.
Os sistemas de controlo de posicionamento EPOS2 DC são fáceis de utilizar e implementar, graças à presença de várias interfaces importantes, mantendo-se suficientemente compactos para funcionarem adequadamente num espaço limitado. © 2012 maxon
180 conjuntos compostos por um motor, um redutor e um codificador
Cada um dos colimadores contém sessenta lâminas que estão dispostas em duas filas opostas de trinta. Uma vez que existem três colimadores, o dispositivo utiliza 180 sistemas de controlo EPOS, bem como 180 conjuntos de motor/codificador/redutor.
Os MLC são montados no sistema de pórtico para proporcionar a colimação das três fontes de radiação gama em relação ao alvo. Enquanto o pórtico se move para a posição, cada lâmina do colimador é posicionada de acordo com o plano de tratamento definido. Para posicionar cada lâmina, os comandos do bus CANopen são direcionados para o nó associado, que consiste num motor, codificador, redutor e sistema de controlo. O resultado é uma forma colimada com precisão que corresponde ao plano de tratamento do paciente.