Leica激光跟蹤儀在質(zhì)子醫(yī)療機(jī)安裝調(diào)試過程中的應(yīng)用

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1 背景

質(zhì)子療法，也稱為質(zhì)子束療法，是一種粒子療法或放射療法。它指導(dǎo)質(zhì)子束精確地殺死癌細(xì)胞。質(zhì)子療法比傳統(tǒng)的放射療法更安全，更有效，因?yàn)樗梢苑浅＞珳?zhǔn)的向特定的區(qū)域提供高劑量的治療束，對周圍健康組織的影響最小。

氫原子通過離子源被分離成帶負(fù)電的電子和帶正電的質(zhì)子。質(zhì)子的能量通過直線加速器可以在幾位秒內(nèi)被加速到700萬電子伏特，當(dāng)質(zhì)子束能量通過回旋加速器被增加到7 000萬到2.5億電子伏特時(shí)，就能夠輕松的到達(dá)患者體內(nèi)的任何深度，從而針對性的對癌細(xì)胞進(jìn)行滅殺。質(zhì)子醫(yī)療機(jī)如圖1所示。

2 檢測需求

質(zhì)子醫(yī)療機(jī)在治療時(shí)，最重要的是需要準(zhǔn)確定位患者體內(nèi)癌細(xì)胞所在位置，并且控制治療床移動(dòng)，將患者需要治療的部位送到有效的治療區(qū)域內(nèi)，才能夠進(jìn)行準(zhǔn)確有效的治療。因此醫(yī)療機(jī)在安裝調(diào)試時(shí)，要求系統(tǒng)能夠控制機(jī)械臂將末端的工裝準(zhǔn)確地移動(dòng)到理論的位置。圖2為安裝調(diào)試現(xiàn)場，圖3 為ISOCENTER質(zhì)子束照射位置，圖4為治療室顯示質(zhì)子束照射位置。

客戶對測量方案檢測及設(shè)備要求：能夠準(zhǔn)確調(diào)整ISOCENTER的位置，X、Y、Z方向偏差要求小于0.1 mm。能夠調(diào)整Fantom Holder 姿態(tài)精度，RX、RY、RZ要求小于0.1°。檢測、分析效率盡可能高，減少測量調(diào)試時(shí)間。

3 測量方案

使用儀器：AT403結(jié)合反射鏡。

儀器精度：反射球測量的測量半徑為160米，精度為15 μm+6 μm/m（MPE）。

儀器優(yōu)勢：AT403超級便攜，方便客戶在現(xiàn)場可以隨時(shí)測量，任意移動(dòng)，隨意安置；同時(shí)可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示測量結(jié)果，方便在線調(diào)整。

測量軟件：SA軟件。

軟件優(yōu)勢：SA軟件是美國新河動(dòng)力公司開發(fā)的針對移動(dòng)工業(yè)測量設(shè)備的測量結(jié)果分析軟件，全中文界面，具有靈活的尺寸分析功能，軟件易用、穩(wěn)定，算法及功能業(yè)界領(lǐng)先，廣受好評。廣泛應(yīng)用在造船、能源和航空等領(lǐng)域。

4 測量過程

通過測量固定在墻體上的定位點(diǎn)，建立離子源坐標(biāo)系，如圖5所示。

在SA軟件中通過最佳擬合定位的方式，將機(jī)器坐標(biāo)系定位到離子源坐標(biāo)系統(tǒng)。

通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得出ISOCENTER與工裝上定位孔的坐標(biāo)關(guān)系，解算出定位孔的坐標(biāo)。

在SA軟件中輸入定位孔的理論坐標(biāo)值，將反射球放置在定位孔上，通過監(jiān)視窗口功能查看當(dāng)前位置偏差，實(shí)時(shí)調(diào)整工裝，使偏差逐漸縮小至公差要求，如圖6所示。

5 方案優(yōu)勢

Leica激光跟蹤儀大尺寸測量系統(tǒng)是世界范圍內(nèi)大量程三維測量設(shè)備的標(biāo)桿設(shè)備。解決了現(xiàn)場大尺寸零件精度檢測的問題，同時(shí)也為大型裝備輔助裝配提供了一種新的裝配思路，極大提高了測量效率，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了裝配質(zhì)量。促進(jìn)了制造業(yè)從模擬量傳遞工作法向數(shù)字量傳遞工作法轉(zhuǎn)變。Leica激光跟蹤儀問世30年來仍是解決現(xiàn)場大尺寸測量問題的首選設(shè)備。