Une nouvelle technologie de radiothérapie pour le traitement du cancer.

Une entreprise de génie médical des USA a développé une nouvelle technologie de radiothérapie destinée au traitement du cancer. Plusieurs appareils sont nécessaires pour adapter les rayons gamma à cette radiothérapie, qui doivent être pilotés avec une extrême précision par une commande unique de déplacement intégrée. Des moteurs, des réducteurs et des commandes maxon motor assurent la précision des mouvements.

L'entreprise ViewRay sise à Oakwood Village (Ohio, USA) a relevé le défi de fabriquer un collimateur multilame (MLC). L'objectif des ingénieurs était de développer un produit terminal de précision supérieure à celle de tous les autres produits alors disponibles sur le marché. ViewRay a collaboré avec maxon precision motors pour élaborer les composants critiques que sont les moteurs, les codeurs, les réducteurs et les modules individuels de commande de moteur. ViewRay est une société privée de génie médical qui conçoit des appareils de radiologie innovants destinés à l'oncologie. L'appareillage ViewRay saisit des images des tissus mous en continu, pendant la séance de radiothérapie, via IRM. Les médecins visualisent ainsi l'endroit précis où la dose d'irradiation est appliquée et répercutent directement les ajustements rendus nécessaires par l'anatomie spécifique du patient. L'installation d'irradiation ViewRay est composée de cinq sous-systèmes parfaitement intégrés afin d'optimiser les soins au patient. Ce sont: l'IRM en temps réel, la planification du traitement, le calcul prévisionnel et l'optimisation de la dose d'irradiation, la réalisation d'images du tissu mou en temps réel ainsi que l'examen et la confirmation à distance. Le traitement est appliqué dans un système d'IRM à aimant ouvert, dont l'anneau rotatif sert à positionner les trois sources gammagraphiques au cobalt 60 via les trois collimateurs multilames.

Dans les autres techniques utilisées en radiothérapie, les images sont réalisées avant ou après le traitement et non en concomitance avec l'irradiation. Ce qui est problématique pour le traitement, car il est impossible d'ajuster l'irradiation au cours de l'opération.

Le tissu mou peut bouger, ce qui provoque souvent un déplacement de la tumeur pendant l'irradiation et par conséquent des lésions du tissu mou. ViewRay a éliminé ce problème en combinant des techniques d'IRM et d'application du traitement radiothérapeutique. L'acquisition continue des images du tissu mou a lieu pendant le traitement; ainsi, le faisceau actif permet aux installations ViewRay d'ajuster la cible et la dose d'irradiation au cours du traitement.

L'équipe des constructeurs déclare: «L'un des points cruciaux de l'installation est la commande moteur du MLC. Nous savions qu'elle serait extrêmement délicate à concevoir car elle devait fonctionner à proximité immédiate des aimants IRM tout en répondant à des limitations considérables en matière de dimensions, à cause de la configuration de l'anneau.» L'installation accueille en effet trois sources de rayons gamma installées dans des têtes blindées séparément. Selon ViewRay, le MLC à double focalisation a été conçu de manière à améliorer la netteté des contours dans l'image, créant ainsi des pénombres similaires à celles produites par des accélérateurs classiques; les cliniciens peuvent donc traiter les patients avec une sécurité accrue.

Commande de positionnement numérique EPOS2

L'équipe s'est décidée en faveur de la commande de positionnement numérique compacte EPOS2 Module 36/2 de maxon, car ses dimensions réduites allaient permettre de regrouper 60 canaux de commande de déplacement par collimateur. Une carte-mère de l'installation peut accueillir trente modules EPOS et chaque collimateur dispose de deux cartes-mères. Chaque installation ViewRay utilise trois de ces collimateurs, c'est à dire un par tête blindée. Un étage de puissance souple à haut rendement équipe chaque module EPOS, qui pilote un moteur DC à courant continu et un codeur numérique. Les moteurs maxon ont été conçus spécialement pour fonctionner en tant que nœud esclave dans un réseau CANopen. Ils présentent une puissance de sortie maximum de 2 ampères, leur alimentation en tension est assurée par un bloc d'alimentation 11–36 V. L'équipe ViewRay communique avec les commandes à l'aide du firmware de l'EPOS2, qui dispose de modes de modes de fonctionnement faciles à mettre en œuvre et de fonctions de surveillance avec lesquelles il répond aux exigences de la commande.

180 ensembles composés d'un moteur, d'un réducteur et d'un codeur

Un collimateur présente soixante lames regroupées par deux en rangées de 30 paires disposées en opposition. L'installation comporte trois collimateurs, ce qui représente un total de 180 commandes EPOS et de 180 modules moteur / codeur / réducteur.

Le MLC est monté sur une structure en anneau afin que la collimation des trois sources de rayons gamma puisse avoir lieu en fonction de la position de la cible. Alors que l'anneau rejoint sa position, chaque lame du collimateur est positionnée en fonction du plan de traitement établi. Pour ce faire, des ordres émis par le bus CANopen sont transmis au nœud associé comportant un moteur, un codeur, un réducteur et une commande. Une forme collimatée avec précision est le résultat de cette opération, qui correspond au plan de traitement du patient.

Les 180 moteurs qui équipent l'installation sont des moteurs à courant continu DC à balais RE 16 de 4,5 W. Chaque moteur peut atteindre une vitesse de service de 11 000 tr/min.

De par leur conception, ils ne présentent aucun couple de détente magnétique, ce qui est un avantage considérable par rapport aux moteurs à construction conventionnelle, en particulier lorsque la vitesse de service est très faible.Les codeurs à effet Hall MENC 13 assurent une grande précision de commande alors que les réducteurs planétaires GP 16 A fournissent le couple nécessaire pour obtenir une vitesse de positionnement d'1 cm/s.

 © maxon precision motors

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