Spis treści Załącznika A: System kontroli i nadzoru stanowiska terapii w IFJ PAN... 3 Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Układu do... 10 Pomiaru Poszerzonego Piku Bragg a Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Modulatora... 12 Zasięgu Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Dyskryminatora... 14 Zasięgu Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Skanera X... 16 Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Skanera 3D... 18 Termohigrobarometr... 20 Szybki odcinacz wiązki (shutter)... 22 Układ monitoringu wiązki... 24 ZałoŜenia do autonomicznego układu bezpieczeństwa w systemie sterowania stanowiskiem do radioterapii protonowej oka... 26 System obserwacji pacjenta i podglądu oka... 30 Panel (ekran) dotykowy ( Touch Panel )... 34 Elektrometry ERGEN... 37 Elektrometry UNIDOS... 97 Informacje dotyczące silnika DC - MaxonDC... 207 Informacje dotyczące czujnika indukcyjnego - SICK... 209 Dokumentacja silnika krokowego Vexta mo PK268M-02A - PK268M-02AU... 212 Dokumentacja Enkodera HEDS 6550 - HEDS65-e... 214 Dokumentacja silnika krokowego VEXTA mo PK224PB- PK223PBU... 229 Dokumentacja enkodera MOK 40 400/5/BZ/NL - mok... 231 Dokumentacja silników krokowych Nanotec SH 4009M0806 - SH4009... 233
2 / 234.
SYSTEM KONTROLI STEROWANIA I NADZORU STANOWISKA TERAPII w IFJ PAN 1 3 / 234.
SYSTEM KONTROLI STEROWANIA I NADZORU STANOWISKA TERAPII w IFJ PAN I. ZałoŜenia ogólne Ogólny schemat systemu kontroli sterowania i nadzoru stanowiska terapii protonowej nowotworów gałki ocznej w IFJ PAN przedstawia rysunek 1 Kontrola i sterowanie układami mechanicznymi stanowiska terapii Układ monitoringu wiązki 8 komór jonizacyjnych 8 elektrometrów 10 pa - 1 µ A czas intergracji 100 ms 8 zasilaczy WN 500 V 0.5 ma Interface : procesor + bufor RS 485 Komora przelotowa Un ido s Miernik dawki RS 232 Układ formowania wiązki Dyskryminator zasięgu Silnik krokowy + enkoder Sterownik silnika zasilacz odczyt enkodera Modulator zasięgu Silnik DC czujnik indukcyjny Sterownik silnika, zasilacz, odczyt czujnika Układ diagnostyki wiązki Skaner 3D (XYZ) elementy f-my OWIS 3 silniki krokowe Sterownik + zasilacz Skaner X Silnik krok. + enkoder Sterownik + zasilacz odczyt enkodera Układ sterowania shutterem System obserwacji pacjenta Autonomiczny system bezpieczeństwa Komputer sterujący Host Układ pomiaru poszerzonego piku Bragg a Silnik krokowy + enkoder Sterownik + zasilacz odczyt enkodera Panel dotykowy Termohigro barometr Rys. 1 System audiowizualny Komputer klient zbierający i rejestrujący dane oraz stanowiący terminal systemu 8 we/wy analogowych 8 we/wy cyfrowych Układ dostarczany przez wykonawcę Układ częściowo gotowy Rys.1. Schemat systemu kontroli sterowania i nadzoru stanowiska radioterapii protonowej nowotworów gałki ocznej w IFJ PAN. Komputer sterujący HOST Na komputerze sterującym powinno pracować oprogramowanie sterujące systemem kontroli sterowania i nadzoru stanowiska terapii. Komputer pełniący funkcję Hosta musi spełniać wymogi pracy dla komputerów przemysłowych. W skład systemu kontroli sterowania i nadzoru stanowiska terapii protonowej wchodzą następujące elementy : 2 4 / 234.
1. Układ monitoringu wiązki protonów zadaniem tego układu jest pomiar prądu lub ładunku wiązki protonów. Detektorami sygnału są komory jonizacyjne ewentualnie detektor półprzewodnikowy (zaporowo spolaryzowana dioda krzemowa ) lub detektor diamentowy. Detektory podłączone są do elektrometrów. W skład układu monitoringu wiązki protonów wchodzą następujące elementy : Zestaw 8 elektrometrów wraz zasilaczami wysokiego napięcia firmy ERGEN (dokumentację elektrometrów ERGEN zamieszczono w części Elektrometry ERGEN ) Elektrometr UNIDOS firmy PTW Freiburg (dokumentację elektrometrów UNIDOS zamieszczono w części Elektrometry UNIDOS PTW ) Detektory (do pomiaru prądu lub ładunku wiązki protonów stosowanej do terapii) i. komora czterosegmentowa i stanowiące z nią jedną całość komory pierścieniowe ( 2 współśrodkowe komory ) - wspólne napięcie polaryzacji + 300 V; ii. komora PTW Freiburg 0.125 cm 3 ; iii. komora Markusa; iv. komora przelotowa PTW Freiburg typ TM7861; v. komora przelotowa PTW Freiburg typ TM7862; vi. inne detektory : dioda krzemowa, detektor diamentowy. 2. Kontrola i sterowanie układami mechanicznymi stanowiska terapii (wyróŝniamy tu układy do formowania wiązki i układy do diagnostyki wiązki ). Zadaniem układów formowania wiązki jest odpowiednie przygotowanie parametrów wiązki protonów do wymogów procesu terapii. i. Dyskryminator Zasięgu - słuŝy do ustalania energii wiązki protonów; ii. Modulator Zasięgu - słuŝy do formowania poszerzonego piku Bragg a o wymaganych parametrach. Układ formowania jest stosowany niezaleŝnie od trybu pracy oprogramowania systemu. Zdaniem układu diagnostyki wiązki jest pomiar parametrów wiązki, w skład systemu wchodzi: i. Skaner 3D - słuŝy do precyzyjnego przemieszczenia detektora promieniowania jonizującego wzdłuŝ trzech wzajemnie prostopadłych osi oraz do precyzyjnego przemieszczania detektora uŝywanego do pomiaru parametrów wiązki w wzdłuŝ zadanej linii, powierzchni lub trajektorii; ii. iii. ZAŁĄCZNIK A Skaner X - słuŝy do szybkiego pomiaru kształtu profili poprzecznych (poziomych i pionowych) wiązki protonów przy pomocy diody półprzewodnikowej pracującej jako detektor promieniowania jonizującego; Układ pomiaru poszerzonego piku Bragga - słuŝy do szybkiego pomiaru poszerzonego piku Bragga w sąsiedztwie izocentrum, współpracuje z komorą jonizacyjną Markusa). 3. Autonomiczny układ bezpieczeństwa (AUB) opisany w części Autonomiczny Układ Bezpieczeństwa. 4. Układ sterowania odcinaczem wiązki (Shutter em) opisany w części Szybki odcinacz wiązki. 5. Układ 8 wejść/wyjść analogowych i cyfrowych. 6. Panel - ekran dotykowy opisany w części Ekran Dotykowy. 7. Termohigrobarometr. 3 5 / 234.
8. System audiowizualny. 9. System obserwacji pacjenta. 10. Komputer sterujący host. 11. Komputer klient zbierający i rejestrujący dane oraz stanowiący terminal systemu (dopuszczalne jest rozwiązanie gdzie komputer sterujący (host) oraz komputer klient zbierający i rejestrujący dane oraz stanowiący terminal systemu stanowią jedną jednostkę ). II. Opis działania oprogramowania systemu Oprogramowanie systemu ma działać w 2 trybach : terapii i diagnostycznym 1. TRYB TERAPII Kontrola i sterowanie układami mechanicznymi stanowiska terapii Układ monitoringu wiązki 8 komór jonizacyjnych 8 elektrometrów 10 pa - 1 µ A czas intergracji 100 ms 8 zasilaczy WN 500 V 0.5 ma Interface : procesor + bufor RS 485 Komora przelotowa Unidos Miernik dawki RS 232 Układ formowania wiązki Dyskryminator zasięgu Silnik krokowy + enkoder Sterownik silnika zasilacz odczyt enkodera Modulator zasięgu Silnik DC czujnik indukcyjny Sterownik silnika, zasilacz, odczyt czujnika Układ sterowania shutterem System obserwacji pacjenta Autonomiczny układ bezpieczeństwa Komputer sterujący Host Panel dotykowy Termohigro barometr Rys. 2 System audiowizualny Komputer klient zbierający i rejestrujący dane oraz stanowiący terminal systemu 8 we/wy analogowych 8 we/wy cyfrowych Rys. 2. Schemat systemu kontroli sterowania i nadzoru stanowiska radioterapii protonowej nowotworów gałki ocznej w IFJ PAN, działającego w trybie terapeutycznym. Praca układu w modzie TERAPIA a. Przygotowanie rejestracja sesji do bazy danych; sprawdzenie stanu shutter a ewentualne zgłoszenie nieprawidłowości (stan normalny zamknięty); 4 6 / 234.
sprawdzenie nastaw napięcia na odpowiednich elektrometrach zgłoszenie nieprawidłowości; ustawienie Elektrometru ERGEN nr 8 ( z komorą przelotową ) w mod : charge mode ; elektrometry 1,2,3,4,5,6,7, mod : pomiar prądu ; ustawienie elektrometru UNIDOS firmy PTW w odpowiednim trybie pracy; odczytanie wskazań temperatury i ciśnienia z termohigrobarometru ( porównanie z wartości wpisanych z aktualnymi zgłoszenie odchyłek przekraczających dopuszczalny zakres) oraz wyliczenie i wprowadzenie poprawek dla poszczególnych elektrometrów; ustawienie Dyskryminatora Zasięgu; start Modulatora Zasięgu kontrola prędkości, zadawany czas na osiągnięcie prędkości tzn. czas po którym kontrola prędkości staje się aktywna; zerowanie elektrometru Unidos firmy PTW Freiburg ( czas trwania 72 s) oraz ewentualne sprawdzanie prądu zerowego elektrometrów Firmy ERGEN; zadanie dawki terapeutycznej (ładunku) dla elektrometru kontrolującego dawkę podawaną w trakcie naświetlenia. b. Uruchomienie stanu gotowości terapii do włączenia wiązki - PRZYCISK GOTÓW (moŝe być aktywowany jeŝeli zostaną sprawdzone i spełnione następujące warunki) Sprawdzenie zamknięcia drzwi wejściowych; Uaktywnienie autonomicznego układu bezpieczeństwa; Włączenie kryteriów akceptacji wiązki po ustawialnym czasie w ms od otwarcia shutter a; Uruchomienie odczytu elektrometrów, stałe sprawdzanie czy sygnały przychodzące to 0 ( zadawany próg dla elektrometrów firmy ERGEN) ; Sprawdzenie czy w torze wiązki nie ma zbędnych elementów; Uruchomienie odczytu elektrometru UNIDOS PTW; Uruchomienie odczytu informacji z układów formowania wiązki : sprawdzanie czy Dyskryminator Zasięgu jest nieruchomy i ustawiony we właściwym połoŝeniu (informacja z enkodera ); kontrola prędkości Modulatora Zasięgu ( informacja z czujnika indukcyjnego); Monitorowanie stanu układu sterowania szybkiego odcinacza wiązki (Shutter a); Zapis danych z elektrometrów do zbiorów. c. PRZYCISK START Otwarcie shutter a równoznaczne z wprowadzeniem wiązki terapeutycznej; Po kaŝdym cyklu odczytu informacji z urządzeń (elektrometrów i układów mechanicznych ) wymiana informacji z autonomicznym układem bezpieczeństwa i podjęcie decyzji o kontynuacji terapii; Wizualizacja prądu wiązki protonów (wykres) oraz połoŝenia wiązki protonów Wizualizacja dawki (wykres); Podawanie czasu trwania terapii (od otwarcia shutter a); Wizualizacja połoŝenia i rozkładu wiązki (elektrometry podłączone do komory wielosegmentowej); Po osiągnięciu zadanego ładunku zamknięcie shutter a (elektrometr z komorą przelotową wystawia sygnał zamknięcia); 5 7 / 234.
Sprawdzenie zamknięcia shutter a po zadawanym czasie w ms (zadawany czas od wysłania komendy zamknij shutter) jeŝeli nie, podanie sygnału na linię cyfrową i wyświetlenie informacji na ekranie monitora oraz sygnał dźwiękowy; Po zakończenie seansu terapii wczytanie data logger a elektrometrów i autonomicznego układu bezpieczeństwa do bazy danych (wraz ich interpretacją); Po zakończeniu sesji terapeutycznej produkowany i drukowany jest raport o przebiegu sesji, po awaryjnym zakończeniu sesji drukowany jest dodatkowo raport diagnostyczny zawierający informacje o przyczynach które spowodowały przerwanie radioterapii. Uwaga Ustawiony jest czas zwłoki na przyjście odpowiedzi od zapytanego urządzenia. JeŜeli brak odpowiedzi zgłoszenie alarmu. Autonomiczny Układ Bezpieczeństwa jedynie podsłuchuje na linii. Po kaŝdym cyklu otrzymania informacji od urządzeń (elektrometrów i układów mechanicznych) wymienia informacje z PC. W przypadku niezgodności (lub obustronnego stwierdzenia nieprawidłowości) - zgłoszenie alarmu. 2. TRYB DIAGNOSTYKI Kontrola i sterowanie układami mechanicznymi stanowiska terapii Układ monitoringu wiązki 8 komór jonizacyjnych 8 elektrometrów 10 pa - 1 µ A czas intergracji 100 ms 8 zasilaczy WN 500 V 0.5 ma Interface : procesor + bufor RS 485 Układ sterowania shutterem System obserwacji pacjenta Komora przelotowa Unidos Miernik dawki RS 232 Układ formowania wiązki Dyskryminator zasięgu Silnik krokowy + enkoder Sterownik silnika zasilacz odczyt enkodera Modulator zasięgu Silnik DC czujnik indukcyjny Sterownik silnika, zasilacz, odczyt czujnika Komputer sterujący Host Układ diagnostyki wiązki Skaner 3D (XYZ) elementy f-my OWIS 3 silniki krokowe Sterownik + zasilacz Skaner X Silnik krok. + enkoder Sterownik + zasilacz odczyt enkodera Układ pomiaru poszerzonego piku Bragg a Silnik krokowy + enkoder Sterownik + zasilacz odczyt enkodera Panel dotykowy Termohigro barometr Rys. 3 System audiowizualny Komputer klient zbierający i rejestrujący dane oraz stanowiący terminal systemu 8 we/wy analogowych 8 we/wy cyfrowych Układ dostarczany przez wykonawcę Układ częściowo gotowy 6 8 / 234.
Rys. 3. Schemat systemu kontroli sterowania i nadzoru stanowiska radioterapii protonowej nowotworów gałki ocznej w IFJ PAN, działającego w trybie diagnostycznym. W trybie Diagnostyka nie pracuje Automatyczny Układ Bezpieczeństwa natomiast stosowane są róŝne elementy układu diagnostyki wiązki stosowane w zaleŝności od bieŝących potrzeb. Opis moŝliwości oprogramowania w trybie diagnostyki a) MoŜliwość konfiguracji i wyboru na ekran kaŝdego spośród 8 elektrometrów lub wybranego zestawu elektrometrów Mod pomiar prądu; Mod pomiar ładunku; Konfiguracja wejść i wyjść elektrometrów; Konfiguracja (ustawienie napięcia wysokiego moŝliwość jego odczytu) zasilaczy wysokiego napięcia; Wybór wyświetlanych wartości chwilowych. b) MoŜliwość wizualizacji danych z elektrometrów (wykresy w czasie, histogramy i wyświetlanie wartości chwilowych); c) MoŜliwość konfiguracji elektrometru UNIDOS Firmy PTW Freiburg; d) MoŜliwość konfiguracji układu pomiarowego (wybór elektrometrów oraz urządzeń spośród układu diagnostyki wiązki i układu formowania wiązki) na ekranie; e) Odrębna baza danych uzyskiwanych zbiorów danych (niezaleŝna od bazy danych związanej z trybem terapia); f) KaŜde z urządzeń pomiarowych (z wyjątkiem Modulatora Zasięgu) pracuje w trybie : - przesuw o n kroków; - wykonaj w punkcie m pomiarów (po zatrzymaniu i odczekaniu na ustanie drgań); - ustal k punktów pomiarowych. NaleŜy zapewnić równieŝ moŝliwość pracy w trybie: pomiar w trakcie ruchu. g) Wizualizacja danych z pomiaru z konkretnym urządzeniem (np. z detektora umieszczonego w uchwycie Skanera 3D); h) Zapis danych pomiarowych do zbiorów; i) Przy posługiwaniu się konsolą z ekranem dotykowym naleŝy zapewnić moŝliwość uŝycia funkcji opisanych w załączniku Ekran dotykowy. 7 9 / 234.
OPIS FUNKCJONALNY ORAZ PARAMETRY ROBOCZE UKŁADU DO POMIARU POSZERZONEGO PIKU BRAGG A 8 10 / 234.
Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Układu do Pomiaru Poszerzonego Piku Bragg a 1. Opis urządzenia Układ do Pomiaru Poszerzonego Piku Bragg a montowany jest na kolimatorze końcowym ławy optycznej stanowiska terapii. Pozwala na płynną zmianę grubości pleksiglasu przed komorą Markusa zamontowaną w układzie. W jego skład wchodzi koło z pleksiglasu z odpowiednio uformowanym klinem o stałym kącie rozwarcia. Przed klinem na kole zamocowany jest nieruchomo przeciwklin kompensujący o tym samym kącie rozwarcia. Za kołem umocowana jest komora jonizacyjna (komora Markusa). Na osi koła po przeciwnych stronach umocowane są odpowiednio silnik krokowy oraz enkoder. 2. Zasada działania : Silnik krokowy obraca koło o zadaną liczbę kroków. Obrót koła kontrolowany jest przez enkoder. Po przesunięciu koła o zadaną liczbę kroków następuję odczyt wartości prądu z komory Markusa zadaną liczbę razy, po czym proces powtarza się cyklicznie zadaną liczbę razy. MoŜliwy jest równieŝ taki mod pracy, przy którym odczyt wartości prądu z komory Markusa następuje podczas ciągłego ruchu koła. Układ posiada moŝliwość ustawienia się w pozycji zerowej. Pomiary wykonywane są zawsze przy zachowaniu tego samego kierunku obrotu. 3. Parametry robocze Układu do Pomiaru Poszerzonego Piku Bragg a oraz jego elementy składowe: L.P. Element/ Typ/wartość Uwagi Parametr 1 Silnik krokowy Vexta mo PK268M-02A PK268M-02AU 2 Enkoder MOK 40 800/5/BZ/NL mok Zasilanie 5VDC Nadajnik linii Kanały A,/A, B, /B, C, /C 800 imp /obrót gdzie : C znaczki zera 3 Prędkość obrotowa 10 obrotów/min 4 Rozdzielczość 800 kroków/obrót Dane techniczne silnika krokowego znajdują się w części: PK268M-02AU Dane techniczne enkodera znajdują się w części: mok 9 11 / 234.
OPIS FUNKCJONALNY ORAZ PARAMETRY ROBOCZE MODULATORA ZASIĘGU 10 12 / 234.
Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Modulatora Zasięgu 1. Opis układu W skład modulatora zasięgu wchodzi odpowiednio ukształtowane koło ( tzw. wiatrak) napędzany silnikiem prądu stałego przy uŝyciu paska zębatego o przełoŝeniu 1:1. Prędkość ruchu koła określana jest za pomocą czujnika indukcyjnego ( na obwodzie koła rozmieszczone są symetrycznie 4 elementy metalowe). 2. Zasada działania Koło napędzane jest silnikiem DC a kontrolowana ( moŝliwość ustawiania prędkości obrotów ) czujnikiem indukcyjnym prędkość obrotów wynosi około 30 40 Hz. 3. Parametry robocze Modulatora Zasięgu oraz jego elementy składowe L.P. Element/ Typ/wartość Parametr 1 Silnik DC 2. model Maxon 2260.813-50.216-200 nap zasilania 24 V prąd pracy prąd rozruchowy 4 A 2 Czujnik indukcyjny SICK IM08-04NPS- ZTK(1) 3 Częstotliwość 30 40 Hz obrotów wiatraka Uwagi Maxon DC motor 22.813-50.216-200 odnosi się do katalogowego numeru : 2260.813-51.216-200 SICK Informacje dotyczące silnika DC: MaxonDC Informacje dotyczące czujnika indukcyjnego: SICK 11 13 / 234.
OPIS FUNKCJONALNY ORAZ PARAMETRY ROBOCZE DYSKRYMINATORA ZASIĘGU 12 14 / 234.
Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Dyskryminatora Zasięgu 1. Opis urządzenia W jego skład wchodzi koło z pleksiglasu z odpowiednio uformowanym klinem o stałym kącie rozwarcia. Przed klinem na kole zamocowany jest nieruchomo przeciwklin kompensujący o tym samym kącie rozwarcia. 2. Zasada działania Koło Dyskryminatora Zasięgu obracane jest silnikiem krokowym poprzez przekładnię z paskiem zębatym o przełoŝeniu 2.5 : 1, zapewniającym około 10 obr/min. Aktualna pozycja koła ustalana jest na podstawie wskazania enkodera umieszczonego na osi koła. Sterowanie Dyskryminatora Zasięgu polega na : - ustawieniu Dyskryminatora Zasięgu na pozycji zerowej (przy wykorzystaniu znacznika zera enkodera); - przesunięciu koła na zadaną pozycję; - zmianie pozycji na nową z określeniem pozycji w stosunku do pozycji zerowej. 3. Parametry robocze Koła Dyskryminatora Zasięgu oraz parametry jego elementów składowych. PoniŜsza tabela przedstawia wymagane parametry urządzenia oraz zastosowane elementy. L.p. Element/ Typ/wartość Parametr 1 Silnik krokowy Vexta mo PK268M-02A Bipolar 2 phase 2A 2.25 Ω 0.9 /krok Uwagi PK268M-02AU 2 Enkoder HEDS 6550 HEDS65-e 3 Prędkość obrotów 10 obr/min max 4 Rozdzielczość 4000 / obrót (przekładnia na pasku zębatym 2.5 : 1 pomiędzy silnikiem a kołem) Dokumentacja silnika korokowego Vexta mo PK268M-02A: PK268M-02AU Dokumentacja Enkodera HEDS 6550: HEDS65-e 13 15 / 234.
OPIS FUNKCJONALNY ORAZ PARAMETRY ROBOCZE SKANERA X 14 16 / 234.
Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Skanera X 1. Opis układu Elementami składowymi Skanera X są silnik krokowy z umocowanym na jego osi enkoderem. Silnik napędza śrubę, na której umocowany jest uchwyt detektora przesuwany w jednym kierunku. Odpowiednio rozmieszczone krańcówki ograniczają ruch detektora. 2. Zasada działania Skaner X mocowany jest na końcowym kolimatorze ławy optycznej stanowiska terapii. Jego przeznaczeniem jest względny pomiar rozkładu prądu wiązki protonów w kierunku pionowym lub poziomym w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku wiązki. Przed rozpoczęciem pomiaru ustawiamy Skaner X na pozycji zerowej (do tego celu wykorzystywana jest skrajna krańcówka zawsze ta sama). Po przesunięciu detektora o zadaną odległość wykonywane są odczyty detektora (zadaną liczbę razy). Proces wykonywany jest cyklicznie. Pomiary przy uŝyciu skanera X wykonywane są jedynie podczas ruchu w jedną stronę. MoŜliwy jest mod pracy, w którym odczyty sygnału z detektora wykonywane są podczas wykonywania ciągłego ruchu przez Skaner X. 3. Parametry robocze Skanera X oraz jego elementy składowe : L.p. Element/ Typ/wartość Parametr 1 Silnik krokowy VEXTA mo : PK224PB Bipolar 2 phase 3.4 Ω 0.95 A 1.8 /krok 2 Enkoder MOK 40 400/5/BZ/NL 5VDC Nadajnik linii Kanal A,/A, B, /B, C, /C 400 imp /obrót Uwagi PK223PBU mok 3 Prędkość Maksymalna moŝliwa 4 Krańcówki 2 szt. Dokumentacja silnika krokowego VEXTA mo : PK224PB: Dokumentacja enkodera MOK 40 400/5/BZ/NL: mok PK223PBU 15 17 / 234.
OPIS FUNKCJONALNY ORAZ PARAMETRY ROBOCZE SKANERA 3D 16 18 / 234.
Opis funkcjonalny oraz parametry robocze Skanera 3D 1. Opis układu. Skaner 3 D zbudowany jest w oparciu o 3 elementy firmy Owis GmBH (www.owisstaufen.de) napędzane silnikami krokowymi. 2. Zasada działania Skaner 3D umoŝliwia przesuw w kierunkach X,Y,Z umocowanego w odpowiednim uchwycie detektora, którym moŝe być: komora jonizacyjna, detektor półprzewodnikowy lub detektor diamentowy. Po przesunięciu detektora do określonego punktu przestrzeni dokonuje się odczyt sygnału z detektora. Pomiar wykonywany jest cyklicznie zadaną liczbę razy. MoŜliwy jest równieŝ taki mod pracy urządzenia, przy którym odczyt sygnału z detektora następuje podczas wykonywania ruchu przez Skaner 3D. Skaner 3D ustawiany jest przed rozpoczęciu pomiaru w pozycji zerowej (sygnał z krańcówek). W celu uzyskania większej precyzji ustawienia pozycji zerowej po napotkaniu krańcówki następuje cofnięcie się o zadaną liczbę kroków a następnie powolny najazd na krańcówkę. NaleŜy zapewnić moŝliwość wyboru przestrzeni, w której dokonywane będą pomiary. 3. Parametry robocze Skanera 3D oraz jego elementy składowe: L.p. Element/ Parametr 1 Silnik krokowy 3 szt. 2 Krańcówki 2 szt./ oś 3 Elementy składowe Typ/wartość Nanotec SH 4009M0806 Bipolar 2 phase 0.8 A 5 V 0.9 /krok 2 krańcówki na oś normalnie zwarte wspólny koniec 3 elementy OWIS GmBh art. No 41.061.0513 zakres ruchu 50 mm Uwagi SH4009 4 Zakres ruchu Ok. 50 mm dla kaŝdej z osi 5 Prędkość Maksymalna moŝliwa ( z przyspieszeniem ) przesuwu Dokumentacja silników krokowych Nanotec SH 4009M0806: SH4009 17 19 / 234.
TERMOHIGROBAROMETR 18 20 / 234.
Termohigrobarometr 1. Opis przedmiotu Zadaniem termohigrobarometru jest pomiar temperatury, ciśnienia i wilgotności w pomieszczeniu radioterapii. Termohigrobarometr ma być wyposaŝony w port we/wy umoŝliwiający zapis danych na komputerze PC (terminal systemu). NaleŜy zapewnić moŝliwość sporządzania: Wykresów dobowych i krótszych parametrów mierzonych w pomieszczeniu terapii; Sygnalizację przekroczenia ustawialnych progów odchyłek od zmierzonej wartości. 2. Wymagania co do parametrów termohigrobarometru Termohigrobarometr musi dostarczony być ze świadectwem kalibracji. Parametry termohigrobarometru nie mogą być gorzez niŝ : Zakres pomiaru temperatury +10 C +30 C +/- 0.1 C Zakres pomiaru wilgotności względnej 5 % - 95 % w.w Zakres mierzonego ciśnienia 850 1050 hpa Dokładność pomiaru temperatury 0,05% zakresu pomiarowego Dokładność pomiaru wilgotności względnej + 5% w.w ( w temperaturze kalibracji) Dokładność pomiaru ciśnienia 0,1 hpa Miernik musi zostać włączony w system sterowania, tak aby była moŝliwa akwizycja danych z miernika oraz ich uŝycie do wyliczenia współczynników korekcji dla komór jonizacyjnych. 19 21 / 234.
SZYBKI ODCINACZ WIĄZKI (SHUTTER) 20 22 / 234.
Szybki odcinacz wiązki (shutter) 1. Opis funkcjonalny układu W skład szybkiego odcinacza wiązki wchodzą następujące elementy: Mechaniczny układ zapewniający otwarcie/zamknięcie średnicy przelotowej jonowodu w jak najkrótszym czasie ( rzędu 10 40 ms ) układ jest przewidziany do instalacji na jonowodzie w pomieszczeniu cyklotronu. Czujniki pozycji połoŝenia układu mechanicznego sygnalizujące stan otwarcia i zamknięcia układem odcinania wiązki ( shutter a). Układ stanowił będzie element toru wiązki i wymagane jest połączenie układu odcinacza z systemem sterowania. 2. Zasada działania Sygnał powodujący zamknięcie odcinacza podawany jest przez jeden z elektrometrów, przez komputer host, automatyczny układ bezpieczeństwa lub z wyłącznika ręcznego. Osiągnięcie pozycji krańcowej sygnalizowane jest poprzez wyłącznik krańcowy (preferowane najprostsze rozwiązanie sygnału w postaci pętli prądowej). W przypadku braku sygnału potwierdzenia z wyłącznika krańcowego komputer klient i AUB zgłaszają alarm w proponowanej następującej postaci: sygnał dźwiękowy w sterowni pomieszczenia terapii; sygnał dźwiękowy w pomieszczeniu sterowni cyklotronu; oraz wystawiają sygnał wyłączający zasilanie z jednego z magnesów skręcających wiązkę. Otwarcie Układu Odcinania Wiązki Shutter a (powodujące doprowadzenie wiązki protonów do stanowiska terapii) wykonywane jest przy pomocy ręcznego przełącznika. Osiągnięcie pozycji krańcowej sygnalizowane jest poprzez wyłącznik krańcowy (preferowane najprostsze rozwiązanie sygnału w postaci pętli prądowej). W przypadku braku sygnału potwierdzenia z wyłącznika krańcowego komputer host i AUB wydają komendę zamknięcia Układu Odcinania Wiązki (shutter a) oraz zgłaszają alarm w proponowanej następującej postaci : sygnał dźwiękowy w sterowni pomieszczenia terapii; sygnał dźwiękowy w pomieszczeniu sterowni cyklotronu. W trakcie terapii stan układu sterowania układem mechanicznym shutter a jest monitorowany w następujący sposób : komputer host wysyła zapytanie o stan układu ( preferowane wysłanie impulsu prostokątnego o czasie trwania 0.5 ms ); zapytany układ wysyła odpowiedź ( preferowane wysłanie impulsu prostokątnego o czasie trwania 0.5 ms ); Brak odpowiedzi z układu sterowania Shutter a w ciągu 1 ms powoduje zgłoszenie alarmu przez komputer klient i AUB. Układ sterowania jest tak zaprojektowany, aby w przypadku zaniku napięcia nastąpiło zamknięcie układu odcinania wiązki. 21 23 / 234.
UKŁAD MONITORINGU WIĄZKI 22 24 / 234.
Układ monitoringu wiązki : 1. Opis układu : W skład układu monitoringu wiązki protonów wchodzą następujące elementy: Zestaw 8 elektrometrów wraz zasilaczami wysokiego napięcia firmy ERGEN (dokumentacja w punkcie Elektrometry ERGEN ) Elektrometr Unidos firmy PTW Freiburg (dokumentacja w punkcie Elektrometry UNIDOS PTW ); Detektory (do pomiaru prądu lub ładunku wiązki protonów stosowanej do terapii dołączane do elektrometrów): Komora czterosegmentowa i stanowiące z nią jedną całość komory pierścieniowe ( 2 współśrodkowe komory )- wspólne napięcie polaryzacji + 300 V; Komora PTW Freiburg 0.125 cm 3 ; Komora Markusa; Komory przelotowe PTW Freiburg ; inne detektory : dioda krzemowa, detektor diamentowy. 2. Zasada działania W zaleŝności od trybu działania oprogramowanie sytemu (prowadzenia radioterapii lub przygotowywania radioterapii i diagnostyki) konfiguracja układu monitoringu wiązki protonów jest róŝna: a. tryb prowadzenia radioterapii: do elektrometrów firmy ERGEN przyłączone mogą być: komora czterosegmentowa ( porównanie sygnałów poszczególnych segmentów daje informacje o jednorodnym rozkładzie gęstości prądu wiązki); komory pierścieniowe(koło + pierścień) Sygnały z tych komór informują o stabilności przestrzennej wiązki protonów. komory przelotowe PTW TM7861 oraz PTW TM7862, detektory mierzą prąd wiązki, a w trakcie terapii jeden z detektorów dołączony jest do elektrometru mierzącego ładunek i słuŝy do określenia dawki dostarczonej w obszar naświetlania. b. tryb przygotowywania radioterapii i diagnostyki: W trybie tym istnieje moŝliwość modyfikacji układu monitoringu wiązki protonów poprzez dołączanie dodatkowego detektora W trybie tym musi zapewniona być moŝliwość pełnej konfiguracji elektrometrów firmy ERGEN oraz elektrometru firmy PTW Freiburg i wyprowadzanie wybranych informacji na graficzny interfejs uŝytkownika. 23 25 / 234.
ZAŁOśENIA DO AUTONOMICZNEGO UKŁADU BEZPIECZEŃSTWA W SYSTEMIE STEROWANIA STANOWISKIEM DO RADIOTERAPII PROTONOWEJ OKA 24 26 / 234.
ZałoŜenia do Autonomicznego Układu Bezpieczeństwa w systemie sterowania stanowiskiem do radioterapii protonowej oka I. Podstawowy opis Autonomicznego Układu Bezpieczeństwa Zadaniem Autonomicznego Układu Bezpieczeństwa (AUB) jest: niezaleŝne od komputera hosta kontrolowanie prawidłowego przebiegu procesu terapii; podejmowanie wspólnie bądź niezaleŝnie (w przypadku awarii komputera hosta) decyzji o kontynuowaniu lub przerwaniu tegoŝ procesu na podstawie otrzymywanych danych. Proces podejmowanie decyzji polega na : Otrzymaniu danych od istotnych w trakcie procesu terapii elementów stanowiska; Analizie tych danych w oparciu o zadane kryteria i wysyłanie wyników do komputera hosta (naleŝy przewidzieć prostą moŝliwość ustawiania kryteriów przez operatora); Przesłaniu informacji o przebiegu procesu terapii, a w przypadku nieprawidłowości przesłanie informacji o miejscu wystąpienia nieprawidłowości; Autonomiczny układ bezpieczeństwa po wysłaniu informacji do hosta oczekuje przez zadany czas (np. 1 ms ) na potwierdzenie przyjęcia informacji przez komputer host. W przypadku braku otrzymania potwierdzenia Autonomiczny Układ Bezpieczeństwa podejmuje samodzielnie działania (np. odcina wiązkę). II. Ogólny opis informacji otrzymywanych przez Autonomiczny Układ Bezpieczeństwa AUB jest aktywny jedynie w modzie terapeutycznym oprogramowania stanowiska terapii. Układ jest informowany przez komputer host o rozpoczęciu terapii. Po otrzymaniu tego typu komunikatu AUB informuje hosta o: przyjęciu komendy; sprawdzeniu stanu wszystkich nadzorowanych urządzeń i gotowości do pracy (poprzez nasłuch na linii transmisyjnej); poinformowaniu komputera hosta o przyjęciu komendy i sprawdzeniu poprawności działania urządzeń. Po otrzymaniu potwierdzenia od ABU komputer host podejmuje decyzje o gotowości do rozpoczęciu terapii. W trakcie procesu terapii Autonomiczny Układ Bezpieczeństwa otrzymuje równocześnie z komputerem hostem dane od elementów stanowiska terapii (Autonomiczny Układ Bezpieczeństwa nie wysyła zapytań o stan elementów). 25 27 / 234.
Następujące elementy stanowiska terapii są monitorowane przez AUB : układ monitoringu wiązki (sygnał z detektora i napięcia na detektorach); układ sterowania Dyskryminatora Zasięgu (sygnał z enkodera); układ sterowania Modulatora Zasięgu (sygnał z czujnika indukcyjnego); układ sygnalizującego stan Shutter a (mechaniczny układ przepuszczający lub odcinający wiązkę protonów). III. Szczegółowy opis sygnałów wejściowych do Autonomicznego Układu Bezpieczeństwa 1. Sygnały wejściowe od układu monitoringu wiązki (prądy komór i napięcia polaryzujące). W skład układu monitoringu wiązki wchodzą następujące elementy : komory jonizacyjne przelotowe (zadaniem tych komór jest pomiar prądu lub ewentualnie ładunku wiązki); komora jonizacyjna pierścieniowa (tworzą ją dwie współśrodkowe komory jonizacyjne); komora czterosegmentowa; układ 8 ADC oraz zasilacze wysokiego napięcia. 2. Sygnał z układu sterowania Dyskryminatora Zasięgu. W trakcie trwania procesu terapii koło Dyskryminatora Zasięgu musi pozostawać nieruchome. Koło sterowane jest silnikiem krokowym, który charakteryzuje się określonym momentem trzymającym. Silnik ten włączony jest stale. W trakcie trwania procesu terapii istotna jest informacja, Ŝe tarcza Dyskryminatora Zasięgu pozostaje nieruchoma i we właściwej pozycji. 3. Sygnał z układu sterowania Modulatora Zasięgu. W trakcie trwania procesu terapii tarcza Modulatora Zasięgu wiruje z prędkością 30-40 Hz. W trakcie trwania procesu terapii istotna jest informacja, Ŝe tarcza Modulatora Zasięgu wiruje i jak szybko. 4. Sygnał z układu sygnalizującego stan Odcinacza Wiązki (Shuttera). W trakcie trwania procesu terapii Shutter pozostaje otwarty. Koniecznym jest monitorowanie stanu Shutter a w trakcie terapii. 26 28 / 234.