TomoTherapy股份有限公司案例——

Galil和TomoTherapy精准靶向癌性肿瘤

聚焦辐射是治疗癌症肿瘤的有效手段，尤其是在目标明确的情况下。获得一个清晰的影像并非易事，尤其是目标通常被健康组织包围时，会随着时间的推移而增长、缩小或移动，并且还会受患者解剖结构变化的影响。

为了应对临床医生所面临的这一挑战，位于威斯康星州麦迪逊市的TomoTherapy股份有限公司开发了Hi·Art®治疗系统，这是一种有效利用3D CT成像的放射治疗设备，可确保每天为患者提供准确的治疗。

研究工程师Graham Reitz表示：“大多数癌症中心和解决方案提供者现在都了解了影像引导的必要性。我们的联合创始人Rock Mackie和Paul Reckwerdt首先认识到这一需求。17年前他们在威斯康星大学相聚，并决定将 Hi·Art®治疗系统的直线加速器安装到环形龙门架上。这样能够支持IMRT的螺旋扇形束传输，并集成兆伏级CT成像。这一进步使临床医生能够更好地聚焦辐射束，来治疗最复杂的病例。”

实质上，病人躺在台子或沙发上，滑入旋转台架，接受360°连续输送螺旋IMRT。该IMRT使用数以万计的窄束，这些窄束全部都针对肿瘤并进行了单独优化，来达到总的肿瘤剂量。Galil运动控制器的DMC-2153五轴集成控制器用于控制沙发的x-y-z向运动。该控制器可以将台子的位置控制在+/-1 mm的精度范围内，而且TomoTherapy未来的型号正在朝着亚毫米精度发展。

“我们为Hi·Art®系统考虑过好几种运动控制器，而Galil的控制器满足了我们对基于以太网的步进和伺服电机的控制、多任务处理能力、SSI反馈能力和强大编程语言的需求。”Reitz补充道，“控制器还必须具备足够小的尺寸，才能适应我们所提供的非常狭小的空间。”

Galil的PID补偿功能可以控制Z轴来进行沙发的“上/下”运动。一个集成电机和步进驱动器与DMC-2153协同工作，控制将沙发移入和移出孔洞的Y轴，以及进行左右横向移动的X轴。DMC-2153控制器还接受两种形式的反馈，即增量式反馈和SSI绝对式反馈，可以进行“双重检查”且不因断电导致的任何中断而影响沙发位置，还可以确保x-y轴的精确同步。

Galil可以将沙发X-Y-Z 向的运动精度控制在+/-1 mm以内

Reitz补充道：“除了集成CT引导外，我们的系统与传统系统相比具有两个关键区别，分别是采用了环形龙门设计进行螺旋输送，以及用于光束成形和调制的二元多叶准直器。”他解释说，由于IMRT螺旋扇形束投影到轴线的宽度为40 cm，而沙发最大长度为160 cm，因此一个简单的独立设置就可以控制非常大的体积。事实上，这可以到达直径40 cm、长160 cm的圆柱形体积内的任何地方。甚至更大直径的体积也可以用更少的光束来处理。

通常，精确优化的Hi·Art®系统治疗部分包含了数以万计的小光束。单个光束对应通过Hi·Art®治疗系统的专利多叶准直器（MLC）的开放叶片发射的辐射，并且在任意给定的旋转过程中，机架可以位于任何给定角度。需要大量的射线束角度来实现高度共形的剂量分布，这一点与CT成像所需要的大量影像投影角度非常相似。

为了满足TomoTherapy的需求，Reitz表示Galil的定制控制器，可以轻松接收所有SSI设备的反馈。“我们使用了大量I/O，用于各种任务，例如，机器停机、离合器状态和紧急停止。它还可以向其内部嵌入式计算机发送信号来进行运动计算，与此同时，我们系统的Linux计算机也在进行计算，并直接与Galil控制器进行协调和对话，以此提供冗余并提高安全性。”

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威斯康星州麦迪逊

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