PL249696B1 - Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego - Google Patents

Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego

Info

Publication number
PL249696B1
PL249696B1 PL442832A PL44283222A PL249696B1 PL 249696 B1 PL249696 B1 PL 249696B1 PL 442832 A PL442832 A PL 442832A PL 44283222 A PL44283222 A PL 44283222A PL 249696 B1 PL249696 B1 PL 249696B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
arm
rotational
measurement
linear accelerator
attached
Prior art date
Application number
PL442832A
Other languages
English (en)
Other versions
PL442832A1 (pl
Inventor
Paweł Kukułowicz
Adam Małkiewicz
Dariusz Szałkowski
Mikołaj Tarchalski
Original Assignee
Naviration Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Naviration Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia filed Critical Naviration Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority to PL442832A priority Critical patent/PL249696B1/pl
Priority to EP23848483.6A priority patent/EP4619095A1/en
Priority to PCT/PL2023/050094 priority patent/WO2024107073A1/en
Publication of PL442832A1 publication Critical patent/PL442832A1/pl
Publication of PL249696B1 publication Critical patent/PL249696B1/pl

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/01—Devices for producing movement of radiation source during therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/08—Auxiliary means for directing the radiation beam to a particular spot, e.g. using light beams
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4458—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit or the detector unit being attached to robotic arms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A61N5/1081—Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries
    • A61N5/1082—Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries having multiple beam rotation axes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1059—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using cameras imaging the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
    • A61N2005/1076—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus using a dummy object placed in the radiation field, e.g. phantom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A61N5/1081—Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)

Abstract

Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego charakteryzujący się tym, że posiada układ obrotowy wraz z obrotową tarczą oraz wysięgnik z zestawem wizyjnym. Układ obrotowy posiada trzy ramiona, gdzie ramię pionowe (4) jest ułożone prostopadle do ramienia dolnego (2), a ramię poziome (3) znajduje się na ramieniu dolnym (2). Płaszczyzny ramienia dolnego (2) i ramienia poziomego (3) są do siebie równoległe, zaś osie ramienia dolnego (2) i ramienia poziomego (3) są do siebie prostopadłe. Układ obrotowy posiada podstawę (5) z wahliwymi stopami (6) oraz stolik z poziomicami (10). Do ramienia pionowego (4) przymocowana jest tarcza obrotowa ramienia pionowego (11) z tarczą obrotową targetów (12). Do tarczy obrotowej ramienia pionowego (11), równolegle do płaszczyzny tarczy obrotowej targetów (12), jest przymocowana belka targetów (13), na której znajduje się co najmniej jeden target w postaci płaskiej tabliczki, na której znajdują się co najmniej dwa markery. Układ obrotowy posiada napęd. Zestaw wizyjny posiada co najmniej dwie kamery.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do symulacji ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego. Wynalazek może być wykorzystywany w radioterapii, a w szczególności w radiochirurgii, do symulowania ruchów obrotowych części składowych przyspieszacza liniowego, to jest ramienia przyspieszacza, kolimatora oraz stołu terapeutycznego.
Oczekuje się, że osie obrotu ramienia, kolimatora i stołu terapeutycznego pozostają niezmienne w trakcie wykonywania ruchu obrotowego i przecinają się w jednym punkcie określanym jako izocentrum. Jednakże ze względu na dużą wagę ramienia, sposób mocowania kolumny stołu terapeutycznego oraz obciążenie stołu, na którym w trakcie napromieniania leż y pacjent, aktualne położenie poszczególnych osi obrotów zależy od kąta położenia tych elementów i osie te nie muszą przecinać się w jednym punkcie. Zmiany położenia osi obrotu mogą w sposób niekorzystny wpływać na efekty prowadzonej radioterapii, szczegól nie radioterapii małych guzów dużymi pojedynczymi dawkami, czyli radiochirurgii.
Pomiar izocentrum jest jednym z testów geometrycznych, jakie muszą być wykonywane dla każdego przyspieszacza medycznego używanego do radioterapii, co stanowi wymóg prawny w Po lsce. Jest również zalecany przez międzynarodowe towarzystwa naukowe. Zgodnie z zasadami metrologicznymi, każde urządzenie pomiarowe powinno podlegać weryfikacji działania w wyznaczonych interwałach czasowych. W przypadku optycznego układu pomiarowego izoc entrum przyspieszacza liniowego w stanie techniki nie występuje urządzenie umożliwiające sprawdzenie poprawności działania urządzenia. Weryfikacja prawidłowości pomiaru jest dokonywana manualnie, przy pomocy papieru milimetrowego, co powoduje znaczne trudn ości, gdyż oczekiwana jest możliwość sprawdzenia wyznaczonych środków osi obrotów wykonywanych w płaszczyźnie ustawionej pod dowolnym kątem względem płaszczyzny wertykalnej z dokładnością nie mniejszą niż 0,1 mm. Konieczność pomiaru dla ruchu obrotowego wykonywanego w osi ustawionej pod dowolnym kątem względem kierunku wertykalnego wynika z zakresu ruchów obrotowych, jakie wykonują elementy obrotowe przyspieszacza medycznego do radioterapii. Dlatego niezbędne jest wykonywanie pomiaru izocentrum (ściślej sfery izocentrum, czyli zmian położenia poszczególnych osi obrotu ramienia, kolimatora i stołu terapeutycznego) dla każdego obrotowego elementu składowego przyspieszacza.
Obecnie pomiar położenia izocentrum mechanicznego jest wykonywany bardzo prostymi metodami (obserwacja na papierze milimetrowym, linijce lub innych układach pomiarowych), które nie zapewniają wystarczająco dużej precyzji i wymaganego przez prawo warunku spójności pomiarowej.
Ze stanu techniki znane jest zgłoszenie patentowe US2020114173, w którym wynalazek zapewnia określenie (płynnego) izocentrum systemu radioterapii. Na przykład, system do radioterapii może zawierać konstrukcję podtrzymującą pacjenta, suwnicę skonfigurowaną do obracania się wokół osi suwnicy i posiadającą źródło promieniowania oraz co najmniej jedno urządzenie do obrazowania promieniowania. System może zawierać system kalibracji zawierający co najmniej jeden pierwszy detektor optyczny zamontowany na suwnicy, co najmniej jeden drugi detektor optyczny zamocowany w otaczającym obszarze konstrukcji podparcia pacjenta i/lub suwnicy, pierwsze znaczniki odniesienia selektywnie mocowane na podporze pacjenta i wykrywalne przez pierwszy detektor optyczny oraz fantom selektywnie mocowany do konstrukcji podtrzymującej pacjenta w określonej pozycji. Fantom może zawierać znaczniki odniesienia wykrywalne przez drugi detektor optyczny i znaczniki odniesienia skonfigurowane do wykrywania przez urządzenie do obrazowania promieniowania.
Bez względu na to, jakie urządzenie pomiarowe do weryfikacji położenia izocentrum byłoby używane, zgodnie z zasadami metrologicznymi, powinno ono podlegać sprawdzeniu w wyznaczonych interwałach czasowych. Takie urządzenie do weryfikacji położenia izocentrum dla aktualnie stosowanych narzędzi i metod obecnie nie jest dostępne. Przedmiot wynalazku rozwiązuje problem przeprowadzania weryfikacji pomiaru izocentrum mechanicznego przyspieszacza liniowego.
Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego charakteryzuje się tym, że posiada układ obrotowy wraz z obrotową tarczą oraz wysięgnik z zestawem wizyjnym przy czym układ obrotowy posiada trzy ramiona, które są do siebie wzajemnie prostopadłe tworząc kartezjański układ współrzędnych, gdzie ramię pionowe znajduje się na ramieniu poziomym, ramię poziome znajduje się na ramieniu dolnym. Układ obrotowy posiada podstawę z wahliwymi stopami, a ramię dolne i ramię poziome są do siebie prostopadłe a zarazem znajdują się w płaszczyźnie równoległej do podstawy. Układ obrotowy posiada stolik, przy czym podstawa z wahliwymi stopami i z poziomicą leży na stoliku, zaś do ramienia pionowego przymocowane jest ramię tabliczek pomiarowych. Na końcu ramienia tabliczek pomiarowych przymocowana jest tarcza obrotowa ramienia pionowego, a do tarczy obrotowej ramienia pionowego przymoc owany jest wspornik z przymocowaną do niego tarczą obrotową tabliczek pomiarowych. Równolegle do płaszczyzny tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych jest przymocowana belka tabliczek pomiarowych, do której przymocowana jest co najmniej jedna tabliczka pomiarowa z płaskiej płytki, na której znajdują się co najmniej dwa znaczniki posiadające kształty geometryczne umożliwiające jednoznaczną identyfikację przez system wizyjny. Układ obrotowy posiada napęd połączony z tarczą obrotową tabliczek pomiarowych. Zestaw wizyjny posiada co najmniej dwie kamery umocowane na wysięgniku, w jednej płaszczyźnie względem siebie, położone naprzeciwległe do układu obrotowego.
Korzystnie, podstawa jest metalowa.
Najkorzystniej, podstawa posiada trzy wahliwe stopy.
Dobrze, jeśli symulator posiada dwie tabliczki pomiarowe.
Korzystnie, na tabliczce pomiarowej znajduje się pięć znaczników.
Korzystnie, kamery w zestawie wizyjnym umieszczone są w odległości 60 cm od siebie.
Dobrze, jeśli wysięgnik posiada co najmniej jedno składane ramię.
Wynalazek został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ obrotowy, fig. 2 - ramię z tarczą obrotową, fig. 3 - tarczę obrotową wraz z belką oraz z przymocowanymi targetami, fig. 4 - całość wynalazku.
Ramię przyspieszacza liniowego obraca się w płaszczyźnie wertykalnej (prostopadłej do podłoża, na którym znajduje się przyspieszacz), stół terapeutyczny w płaszczyźnie horyzontalnej (równoległej do płaszczyzny podłoża), a kolimator w płaszczyźnie ustawionej pod dowolnym kątem względem płaszczyzny wertykalnej. W sytuacji idealnej, dla prawidłowo ustawionego przyspieszacza, osie obrotu ramienia przyspieszacza liniowego, kolimatora i stołu terapeutycznego powinny przecinać się w jednym punkcie. W rzeczywistej sytuacji najczęściej osie obrotu są przesunięte względem siebie o pewną odległość. Przedmiot wynalazku umożliwia pomiar położenia trzech osi obrotu względem siebie. Przez położenie osi obrotu należy rozumieć umowną nieruchomą prostą w przestrzeni, wokół której obraca się tarcza symulatora.
Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego składa się z układu obrotowego z tarczami obrotowymi oraz wysięgnika 1 z zestawem wizyjnym. Konstrukcja nośna układu obrotowego wykonana jest w przykładzie wykonania z elementów aluminiowo-stalowych o dużej sztywności.
Układ obrotowy, złożony jest z trzech ramion: ramienia dolnego 2, ramienia poziomego 3 i ramienia pionowego 4. Układ obrotowy jest zamocowany na metalowej podstawie 5 o kształcie kwadratu, podpartej na trzech wahliwych stopach 6 umożliwiających precyzyjne poziomowanie układu. Do ramienia pionowego 4 przykręcone jest ruchome poziome ramię tabliczek pomiarowych 7. W skład urządzenia wchodzi stolik 8 z granitowym blatem 9, na którym umieszczana jest konstrukcja symulatora. Przed wykonaniem pomiaru weryfikacyjnego metalowa podstawa 5 jest poziomowana za pomocą cyfrowej poziomicy 10. Poziomica elektroniczna zapewnia dokładność nie gorszą niż 0,05°.W czasie poziomowania cyfrowa poziomica 10 jest umieszczona kolejno równolegle do dwóch boków metalowej podstawy 5, co umożliwia takie ustawienie wahliwych stóp 6, aby podstawa 5 była umieszczona poziomo. Poziom jest wyznaczany z dokładności do 0,1°.
Układ obrotowy wykonany jest w przykładzie wykonania z profili aluminiowych wyciętych z płyty aluminiowej. Do końca ramienia pionowego 4, na poziomym ruchomym ramieniu tabliczek pomiarowych 7 jest przykręcona śrubami tarcza obrotowa ramienia pionowego 11 obracana manualnie w zakresie obrotu 360 stopni i na wsporniku 17 pod kątem 90 stopni jest przykręcona śrubami tarcza obrotowa tabliczek pomiarowych 12. Na końcu poziomego ramienia tabliczek pomiarowych 7, prostopadle do ramienia pionowego 4, do tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 przykręcona jest śrubami belka tabliczek pomiarowych 13 co umożliwia obrót w płaszczyźnie wertykalnej. Tarcza obrotowa tabliczek pomiarowych 12 jest przykręcona śrubami do tarczy obrotowej ramienia pionowego 11 za pomocą wspornika 17, dzięki czemu płaszczyzna tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 może być ustawiona pod dowolnym kątem względem płaszczyzny podstawy 5.
Po odkręceniu śruby blokującej tarcza obrotowa ramienia pionowego 11 jest obracana manualnie o zadany kąt. Po wykonaniu tego obrotu operator blokuje możliwość dalszej zmiany kąta nachylenia tarczy obrotowej ramienia pionowego 11 dokręcając śrubę blokującą. Tarcza obrotowa tabliczek pomiarowych 12 może się obracać w sposób ciągły wokół własnej osi. Ruch obrotowy jest uzyskiwany dzięki napędowi elektrycznemu połączonemu śrubami bezpośrednio z tarczą obrotową tabliczek pomiarowych 12 sterowanym z aplikacji w komputerze. Przyspieszenie, szybkość i kierunek obrotu są zadawane przez operatora w aplikacji w komputerze. Prędkość obrotu jest określana przez operatora przed uruchomieniem ruchu obrotowego urządzenia. Sterowanie ruchem obrotowym umożliwia zatrzymanie tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 po wykonaniu zadanego przez operatora kąta obrotu. To właśnie poprzez ruch obrotowy tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 symulowane są obroty części składowych przyspieszacza liniowego, w następujących płaszczyznach: w płaszczyźnie wertykalnej (obrót ramienia akceleratora), w płaszczyźnie horyzontalnej (obrót kolimatora i stołu terapeutycznego).
Do tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12, równolegle do jej płaszczyzny, jest przymocowana belka tabliczek pomiarowych 13, w przykładzie wykonania wykonana z elementów aluminiowo-stalowych o dużej sztywności, z powłoką wykonaną elektrolitycznie, o przekroju kwadratu, umożliwiająca zamocowanie tabliczki pomiarowej w dowolnym położeniu na belce tabliczek pomiarowych 13. Do belki tabliczek pomiarowych 13 przymocowane są dwie tabliczki pomiarowe, tabliczka pomiarowa bliższa (środkowa) 14 i sąsiadująca z nią tabliczka pomiarowa dalsza 15, za pomocą których dokonuje się pomiaru przemieszczenia z zastosowaniem optycznego układu pomiarowego. Tabliczka pomiarowa jest płaska i w kształcie kwadratu lub prostokąta, w przykładzie wykonania o wymiarze 10x10 cm, na której znajduje się pięć znaczników 16. Wymiary tabliczek pomiarowych są tak dopasowane, aby poszczególne tabliczki pomiarowe nie nakładały się na siebie. Tabliczki pomiarowe są przymocowane za pomocą śrub do belki tabliczek pomiarowych 13, co zapewnia ich niezmienną pozycję względem tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 w trakcie obrotu. Belka tabliczek pomiarowych 13 z zamontowanymi na niej tabliczkami pomiarowymi obracana jest za pomocą tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 i może obracać się z prędkością kątową od 0,1 obrotu do 5 obrotów na minutę. Tabliczka pomiarowa bliższa 14 jest umieszczona tak, aby środek tabliczki znajdował się względem osi obrotu tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 w odległości nie większej niż 1 cm, a tabliczka pomiarowa dalsza 15 w dowolnym punkcie belki tabliczek pomiarowych 13, jednak tak, aby nie przysłaniała tabliczki pomiarowej bliższej 14.
Belka tabliczek pomiarowych 13 wraz z tabliczkami pomiarowymi bliższą 14 i dalszą 15 przykręcona jest do tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12. Tarcza obrotowa tabliczek pomiarowych 12 obraca się wraz z belką tabliczek pomiarowych 13 wokół osi Ot za pomocą silnika elektrycznego połączonego z tarczą obrotową tabliczek pomiarowych 12. Tarcza obrotowa tabliczek pomiarowych 12 przykręcona jest do wspornika 17, który przykręcony jest do tarczy obrotowej ramienia pionowego 11. Tarcza obrotowa ramienia pionowego 11 obraca się wraz z przykręconymi do niej elementami wokół osi Op. Tarcza obrotowa ramienia pionowego 11 przykręcona jest do ramienia pionowego 4, które przykręcone jest do ruchomego ramienia tabliczek pomiarowych 7. Ruchome ramię tabliczek pomiarowych 7 zamocowane jest do ramienia pionowego 4 za pomocą szyny prowadzącej 18, ramienia pionowego 4, która umożliwia ruch pionowy wzdłuż osi Oa. Ramię pionowe 4 jest połączone śrubami za pomocą wspornika 19 i szyny prowadzącej 20 ramienia poziomego 3 do ramienia poziomego 3, która to szyna prowadząca 20 umożliwia ruch poziomy w kierunku osi OB. Ramię poziome 3 przymocowane śrubami jest do ramienia dolnego 2 za pomocą szyny prowadzącej 21 ramienia dolnego 2, która to szyna umożliwia ruch poziomy w kierunku osi Oc.
Ramię dolne 2 jest połączone śrubami z metalową podstawą 5, podpartą na wahliwych stopach 6. Osie Op i Ot są do siebie prostopadłe, osie Op i Oa również są do siebie prostopadłe, zaś osie Oa, Ob i Oc są do siebie wzajemnie prostopadłe tworząc kartezjański układ współrzędnych. Precyzyjne przesunięcia odbywają się w kierunkach osi Oa, Ob i Oc dzięki zastosowaniu precyzyjnych liniałów optycznych 22, z dokładnością w przykładzie wykonania 0,01 mm, dzięki czemu tabliczki pomiarowe bliższa 14 i dalsza 15 zmieniają swoje położenie w układzie kartezjańskim o zadany wektor.
Tarcza obrotowa tabliczek pomiarowych 12 jest zasilana silnikiem obrotowym sterowanym połączonym z tarczą obrotową tabliczek pomiarowych 12. Tarcza obrotowa tabliczek pomiarowych 12 sterowana jest elektronicznie w sposób umożliwiający precyzyjne określanie kąta obrotu tarczy obrotu belki tabliczek pomiarowych 13 w pełnym zakresie 360°. Odczyt położenia kąta obrotu jest bezpośrednim odczytem z podziałki radialnej na korpusie silnika oraz cyfrowej w układzie sterowania silnikiem.
Położenie ramion 2, 3, 4 można zmieniać względem podstawy 5 układu obrotowego w trzech prostopadłych osiach: wertykalnej, horyzontalnej i w osi prostopadłej do osi horyzontalnej i wertykalnej. Tarcza obrotowa tabliczek pomiarowych 12 jest połączona śrubami z tarczą obrotową ramienia pionowego 11 będącą obrotowym przegubem, który może zmieniać kąt nachylenia tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 względem podstawy całego układu obrotowego, co umożliwia symulację obrotów poziomych i pionowych elementów akceleratora medycznego. Tarcza obrotowa ramienia pionowego 11 sterowana ręcznie o zakresie obrotu 360 stopni określa kąt nachylenia belki tabliczek pomiarowych 13 względem płaszczyzny wertykalnej. Obrót tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12 jest sterowany aplikacją w komputerze i powoduje obrót belki tabliczek pomiarowych 13 wraz z tabliczkami pomiarowymi. Zakres zmian podłużnych położenia belki tabliczek pomiarowych 13 wynosi w osi poziomej i pionowej, względem środków osi poziomej i pionowej +/- 7,5 cm. W osi prostopadłej do układu osi poziomej i pionowej zakres zmian wynosi +/- 5,0 cm.
Zestaw wizyjny, dla weryfikacji którego zbudowany został symulator, tworzy układ dwóch kamer 23 z obiektywami pracującymi w układzie stereo. Kamery 23 zamontowane są w przykładzie wykonania w odległości 60 cm od siebie na poziomej belce mocującej 24, która jest przymocowana do wysięgnika 1 posiadającego jedno składane ramię. Wysięgnik 1 umożliwia zmianę położenia kamer 23 względem symulatora ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego.
Belka mocująca 24 kamery 23 i wysięgnik 1 są zamocowane na mobilnej platformie, w której znajduje się stacja robocza. Stacja robocza składa się z urządzenia PC wraz z urządzeniami peryferyjnymi, systemu awaryjnego zasilania UPS oraz układu elektronicznego odpowiadającego za zasilanie i synchronizację pracy kamer 23. Kamery 23 mają matrycę o wielkości co najmniej 5 Mpix i rozmiarze pojedynczego piksela nieprzekraczającym 5 ijm x 5 ηη. Dynamika układu pozwala na akwizycję obrazu z częstotliwością do 22 Hz (obraz mono, 8 bit na piksel). Zestaw wizyjny umożliwia określenie położenia ruchomych części przyspieszacza poprzez pomiar położenia tabliczki pomiarowej za pomocą obrazów rejestrowanych synchronicznie przez dwie optyczne kamery 23.
Integralną częścią wynalazku jest oprogramowanie umożliwiające wykrywanie na obrazie i śledzenie pozycji tabliczek pomiarowych. Oprogramowanie odczytuje zsynchronizowany sygnał z kamer 23 stereo i analizując obrazy wyznacza pozycję znacznika oraz steruje tarczą obrotową tabliczek pomiarowych 12.
Działanie symulatora ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego polega na umożliwieniu wyznaczenia położenia izocentrum (geometryczny środek obrotu tabliczek pomiarowych bliższej 14 i dalszej 15) w dwóch znanych, wyznaczonych z dużą dokładnością, położeniach środka obrotu tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12. Po ustawieniu symulatora wraz z zamontowanymi tabliczkami pomiarowymi wykonywany jest pomiar środka obrotu tabliczek pomiarowych bliższej 14 i dalszej 15. Następnie zmieniane jest położenie tarczy obrotowej tabliczek pomiar owych 12, poprzez przesunięcie ramion dolnego 2, poziomego 3 i ramienia tabliczek pomiarowych 7 o zadaną wartość. Po zmianie położenia wykonywany jest ponownie pomiar położenia środka tabliczek pomiarowych bliższej 14 i dalszej 15. W wyniku takiego działania uzyskiwane są dwa wyniki, jeden określający rzeczywistą zmianę położenia izocentrum oraz drugi, określający tę samą wartość wyznaczoną za pomocą optycznego systemu pomiarowego. Pomiar położenia izocentrum obrotu może być powtarzany wielokrotnie, dla różnych położeń tarczy obrotowej tabliczek pomiarowych 12, zarówno dla obrotów w płaszczyźnie wertykalnej, co odpowiada obrotowi ramienia przyspieszacza, jak i w płaszczyźnie horyzontalnej, co odpowiada obrotowi kolimatora i stołu terapeutycznego przyspieszacza. Pomiar w tych dwóch płaszczyznach wyczerpuje możliwe płaszczyzny obrotu elementów składowych przyspieszacza.
Przedmiotowy wynalazek umożliwia pomiar aktualnego izocentrum z wysoką precyzją. Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego zapewnia sprawdzenie działania optycznego układu pomiarowego przeznaczonego do wyznaczania izocentrum przyspieszacza liniowego, czyli położenia środka obrotu ramienia, kolimatora i stołu terapeutycznego. Przedmiot wynalazku umożliwia wprowadzenie i zasymulowanie zm iany położenia izocentrum przyspieszacza liniowego w zakresie 0:100 mm z dokładnością sięgająca do 2 μm.

Claims (7)

1. Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego znamienny tym, że posiada układ obrotowy wraz z obrotową tarczą oraz wysięgnik (1) z zestawem wizyjnym, przy czym układ obrotowy posiada trzy ramiona, które są do siebie wzajemnie prostopadłe tworząc kartezjański układ współrzędnych, gdzie ramię pionowe (4) znajduje się na ramieniu poziomym (3), ramię poziome (3) znajduje się na ramieniu dolnym (2) i układ obrotowy posiada podstawę (5) z wahliwymi stopami (6), a ramię dolne (2) i ramię poziome (3) są do siebie prostopadłe a zarazem znajdują się w płaszczyźnie równoległej do podstawy (5) oraz układ obrotowy posiada stolik (8), przy czym podstawa (5) z wahliwymi stopami (6) i z poziomicą (10) leży na stoliku (8), zaś do ramienia pionowego (4) przymocowane jest ramię tabliczek pomiarowych (7), zaś na końcu ramienia tabliczek pom iarowych (7) przymocowana jest tarcza obrotowa ramienia pionowego (11), a do tarczy obrotowej ramienia pionowego (11) przymocowany jest wspornik (17) z przymocowaną do niego tarczą obrotową tabliczek pomiarowych (12), przy czym równolegle do płaszczyzny ta rczy obrotowej tabliczek pomiarowych (12) jest przymocowana belka tabliczek pomiarowych (13), do której przymocowana jest co najmniej jedna tabliczka pomiarowa z płaskiej płytki, na której znajdują się co najmniej dwa znaczniki (16) posiadające kształty geometryczne umożliwiające jednoznaczną identyfikację przez system wizyjny i układ obrotowy posiada napęd połączony z tarczą obrotową tabliczek pomiarowych (12), zaś zestaw wizyjny posiada co najmniej dwie kamery (23) umocowane na wysięgniku, w jednej płaszczyźnie względem siebie, położone naprzeciwległe do układu obrotowego.
2. Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa (5) jest metalowa.
3. Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa (5) posiada trzy wahliwe stopy (6).
4. Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada dwie tabliczki pomiarowe.
5. Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego według zastrz. 1, znamienny tym, że na tabliczce pomiarowej znajduje się pięć znaczników (16).
6. Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego według zastrz. 1, znamienny tym, że kamery (23) w zestawie wizyjnym umieszczone są w odległości 60 cm od siebie.
7. Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego według zastrz. 1, znamienny tym, że wysięgnik (1 ) posiada co najmniej jedno składane ramię.
PL442832A 2022-11-16 2022-11-16 Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego PL249696B1 (pl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL442832A PL249696B1 (pl) 2022-11-16 2022-11-16 Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego
EP23848483.6A EP4619095A1 (en) 2022-11-16 2023-11-15 Simulator of rotational movements of a linear accelerator
PCT/PL2023/050094 WO2024107073A1 (en) 2022-11-16 2023-11-15 Simulator of rotational movements of a linear accelerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL442832A PL249696B1 (pl) 2022-11-16 2022-11-16 Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL442832A1 PL442832A1 (pl) 2024-05-20
PL249696B1 true PL249696B1 (pl) 2026-06-01

Family

ID=89845016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL442832A PL249696B1 (pl) 2022-11-16 2022-11-16 Symulator ruchów obrotowych przyspieszacza liniowego

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4619095A1 (pl)
PL (1) PL249696B1 (pl)
WO (1) WO2024107073A1 (pl)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6405072B1 (en) * 1991-01-28 2002-06-11 Sherwood Services Ag Apparatus and method for determining a location of an anatomical target with reference to a medical apparatus
US5588430A (en) * 1995-02-14 1996-12-31 University Of Florida Research Foundation, Inc. Repeat fixation for frameless stereotactic procedure
US9468416B2 (en) * 2014-06-03 2016-10-18 University Of Florida Research Foundation, Inc. Quality-control jig for use with radiotherapy apparatus
US20170312547A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 The Johns Hopkins University Method to reconstruct the 3d map of the radiation treatment isocenter of a medical accelerator
US11458334B2 (en) * 2017-12-13 2022-10-04 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. System and method for diagnosis and treatment
US11298566B2 (en) * 2020-03-09 2022-04-12 Aktina Corp. System, process and apparatus to determine LINAC isocenter

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DOI: 10.1002/acm2.13257; A novel method to determine linac mechanical isocenter position and size and examples of specific QA applications; Jacek M. Chojnowski et al., J Appl Clin Med Phys 2021;22(7):44–55 *
DOI:10.1118/1.1755491; A procedure to determine the radiation isocenter size in a linear accelerator; Antonio Gonzalez-Lopez; July 2004, Medical Physics 31(6):1489-93 *
https://www.researchgate.net/publication/8146732; The linear accelerator mechanical and radiation isocentre assessment with an electronic portal imaging device (EPID); G. Liu et al., Australasian Physical & Engineering Sciences in Medicine Volume 27 Number 3, 2004 *

Also Published As

Publication number Publication date
PL442832A1 (pl) 2024-05-20
WO2024107073A1 (en) 2024-05-23
EP4619095A1 (en) 2025-09-24