Лазерный трекер и его способность служить эталоном в задачах позиционирования повышает точность наведения протонных пучков, используемых в лучевой терапии.
Хнологии лазерных трекеров для правильного позиционирования собираемых деталей или инструмента обрабатывающих станков стало повсеместным в самых различных отраслях промышленного производства. Точность, с которой можно определять положение объектов в пространстве, очень высока: в пределах нескольких сотых долей миллиметра, что позволяет проводить работы на таких объектах с предельно высокой точностью, благодаря правильной обработке координат измерения.
Иногда, и все более часто, эти технологии, которые изначально задумывались для использования в промышленном производстве, перетекают в различные отрасли, которые требуют такой же высокой точности.
Данный пример иллюстрирует проект системы роботизированного позиционирования пациента (RPPS), выполненный компанией Itel Telecomunicazioni в г. Руво-ди-Пулья из провинции Бари.
Эта компания, основанная в 1982 году, специализируется на проектировании и монтаже устройств для магнитно-резонансной диагностики, радиационной медицины и современных методов лучевой терапии. Неуклонно ориентированная на инновации и исследования, компания Itel разработала и установила системы в 40 странах мира и в настоящее время работает над совершенствованием современной системы протонной терапии для борьбы с опухолями.
Рафаэль Андреа Приско (Raffaele Andrea Prisco), руководитель научно-исследовательского подразделения, объясняет, каким образом лазерный трекер Leica Absolute Tracker AT401 компании HexagonManufacturing Intelligence стал частью этой системы.
"Радиационная медицина, изначально использовавшаяся для углубленной диагностики, быстро превратилась в терапевтические приложения, особенно при лечении опухолей с помощью концентрированного излучения. Мы создаем протонный ускоритель, способный испускать дозы энергии, значительно более высокие в сравнении с другими источниками радиации, использовавшимися до сегодняшнего дня (протонами и электронами), для таргетного воздействия с возможностью излечения до 95% новообразований, в сравнении с 75% излечиваемых сегодня. Как следствие, в долгосрочной перспективе это приводит к сокращению процента рецидивов и метастаз. Свойства протонных пучков позволяют обеспечивать большую дозировку частиц непосредственно на мишени и снижать воздействие радиации на окружающие здоровые ткани, и, вследствие этого, ограничивать вероятность побочных эффектов, характерных для лечения по методу лучевой терапии.
Ускоритель протонов представляет собой большую и невероятно сложную конструкцию, спрятанную в бетонном бункере. Он полностью невидим для пациента, который проходит процедуры в помещении, лежа на кровати, положение которой позиционируется с помощью двух антропоморфных роботов Kuka.
"Эффективность такого лечения гораздо выше благодаря баллистической точности, с которой мы способны навести пучок на область обрабатываемой Рафаэль Приско (Raffaele Prisco), Массимилиано Буонамико (Massimiliano Buonamico) и их сотрудники реализовали проект RPPS. опухоли, находящейся внутри тела пациента.
Ускоритель протонов, вследствие своих размеров и характеристик, не может ни перемещаться, ни менять своего положения. В результате этого, было необходимо найти способ позиционирования с предельно высокой точностью самого пациента, проходящего лечение. Ложе может быть ориентировано в пространстве любым образом с помощью пары роботов. Задача обработки зоны лечения протонным пучком с миллиметровой точностью породила потребность управлять и корректировать положение и ориентацию ложа в пространстве.
Именно здесь на помощь приходит лазерный трекер Hexagon. Отражатели устанавливаются на ложе и контролируются трекерами, которые способны проверять и, в случае необходимости, корректировать положение пациента в реальном времени. Точность, с которой трекер определяет положение, составляет, как было продемонстрировано, всего несколько сотых долей миллиметра, что может гарантировать, что цепочка ошибок, которые возникают при наведении пучка протонов, уменьшается до пары миллиметров, и поэтому операция производится с максимальной эффективностью и безопасностью".
Учитывая крайнюю специфичность данного приложения, было невозможно использовать программное обеспечение, обычно поставляемое с лазерным трекером. Поэтому группа разработчиков Itel создала специальный интерфейс, способный взаимодействовать непосредственно с микропрограммным обеспечением трекера и руководить всей операцией.
“Использование лазерного трекера, -- заключает Приско, -- не явилось новшеством, связанным с этим проектом: они используются для операций управления, позиционирования и выравнивания в системах самого различного профиля. Было вполне естественным подумать об этом инструменте, когда мы определили характеристики системы RPPS, и результаты, как мы и ожидали, получились более чем удовлетворительные".
