Kde rozhoduje přesnost

Radioterapie: Spolehlivé servobrzdy zaručují bezpečnost pro pacienty a citlivou techniku

Radioterapie je jedním z důležitých pilířů v léčbě rakoviny a nádorů. K použití přicházejí multi-lamelové kolimátory (MLC), které principiálně slouží k šetření zdravé tkáně. Společnost LAP Sued GmbH ze Střední Francie poblíž Norimberku se specializuje na vývoj této vysoce komplexní techniky. Pro zajištění bezpečnosti pacientů a materiálu jsou do zařízení vestavěny servobrzdy od Mayr Antriebstechnik.

„Přispět něčím dobrým k léčbě rakoviny, zvýšit pravděpodobnost pozitivní léčby, tedy poskytnout pomoc pro medicínu a pacienty," to jsou principy, které každodenně pohánějí Joachima Schindlera, vývojového inženýra u Lap Sued GmbH, a jeho kolegyně a kolegy. Společnost vznikla v roce 2016 z Euromechanics medical GmbH, která byla založena v roce 2000, a od té doby platí jako specialista na vývoj multi-lamelových kolimátorů (MLC). Kromě toho má firma také v portfoliu produkty pro zajištění kvality (QA) v rentgenové diagnostice, radioterapii a v oblasti magnetické rezonance (MRT). „Některé naše produkty vznikají přímými zakázkami od zákazníků, EMM120+ (MLC) je naproti tomu kompletním vlastním vývojem Lap Sued GmbH. Mechanika, elektronika i firmware a software pocházejí od nás," vysvětluje Joachim Schindler.

Ozářit nádor, chránit zdravou tkáň

Jedná se o modul pro fotonový lineární urychlovač (LINAC) pro ohraničení ozařovacího pole při léčbě nádorů. „Principiálně slouží MLC k šetření zdravé tkáně. K použití přicházejí proto 120 lamel z wolframu, hustého, těžkého kovu, pro omezení ozařovacího pole (Beam-Shaping)." Lamely, které jsou seskupeny do dvou paketů, se během léčby pohybují, aby co nejvěrněji zobrazily tvar nádoru. „Nádor může vypadat z boku jinak než shora, proto lamely neustále pojíždějí resp. měří znovu," popisuje Joachim Schindler výzvy. Během léčby rotuje LINAC rameno, ve kterém se nachází MLC zařízení, kolem pacienta. Tvar lamel musí být přitom permanentně přizpůsobován. Pro umožnění vyšší flexibility se dva lamelové pakety nacházejí v tzv. bankách, které mohou pojíždět samostatně přes kuličkové šrouby. „Banky se mohou v teorii pohybovat rychlostí 80 mm/s. Z bezpečnostních důvodů se však během léčby pojíždí podstatně pomaleji," doplňuje Joachim Schindler. Hmotnost bank s wolframovými lamelami leží přibližně na 35 kg a je v provozu držena přes řízení motoru. Ale také při výpadku proudu je nutné odpovídající zajištění, protože během léčby se MLC modul často nachází nad pacientem resp. v šikmé poloze.

Bezpečnost pro pacienty a materiál

Na výstupní straně kuličkového šroubu jsou proto namontovány přídržné brzdy. „Přídržná brzda musí držet cca 35 kg při výpadku proudu v odpovídající pozici, aby se zabránilo ohrožení lamel a pacienta," vysvětluje Joachim Schindler. „Výzvou přitom bylo udržet spínací časy co nejkratší a využít těsný montážní prostor. Rozhodli jsme se proto pro servobrzdy od Mayr Antriebstechnik. Toto brzdové řešení bylo mezitím přijato do standardní stavebnice Mayr. Zde probíhala zpětná vazba a komunikace přes našeho poradce bezvadně. Úprava dobře pasuje k naší aplikaci."

Standardní stavebnice pro servobrzdy nabízí flexibilitu a orientaci

Bezpečnostní brzdy pracují podle principu fail-safe. Vytvářejí brzdnou sílu pomocí tlačných pružin, jsou v beznapěťovém stavu zavřené. Brzdy tedy zajišťují, že při vypnutí proudu, při výpadku napájení nebo nouzovém zastavení neklesají nebo nespadávají pohybující se břemena nekontrolovaně. S řadou ROBA®-servostop® vyvinul Mayr Antriebstechnik tlačné pružinové brzdy pro servomotory, které jsou speciálně přizpůsobeny vysokým požadavkům robotiky – nejen v průmyslu, ale právě např. také pro lékařskou techniku. Společnost může přitom čerpat z více než 20 let zkušeností ze spolupráce s renomovanými výzkumnými institucemi a teprve nedávno přepracovala své portfolio. „Nová standardní stavebnice, která zahrnuje kromě klasických také štíhlé konstrukce a provedení s dutou hřídelí, vytváří nejen vysokou míru flexibility pro různé montážní situace," vysvětluje Bernd Kees, produktový manažer u Mayr Antriebstechnik. „Ale pro uživatele to také znamená snadný a nekomplikovaný přístup k brzdám a rychlý přehled o jednotlivých řešeních na atraktivní cenové úrovni." A Kees doplňuje: „Dodáváme také přístup k datům potřebným pro dimenzování a výběr, jako je např. definice brzdných momentů, spínacích časů, momentů setrvačnosti, třecích prací při nouzovém zastavení, počet přípustných nouzových zastavení při různých aplikačních podmínkách nebo také informace o geometrickém připojení. To zajišťuje dobrou orientaci."

Výkonné a energeticky efektivní

Brzdy ROBA®-servostop® jsou nejen velmi lehké a stavějí štíhle, ale jsou také extrémně rychlé v magnetické aktivaci. Kromě toho přesvědčují vysokou přípustnou třecí prací při dynamickém brzdění. „Vedle toho jsou tyto brzdy navrženy tak, že je montážní prostor optimálně využit a je uspořeno co nejvíce energie," pokračuje Bernd Kees. „Mnohem větší potenciál úspor však nabízí provoz díky inteligentnímu řízení brzd. Pouze při zapnutí je totiž brzda nakrátko napájena vysokým napětím. V této fázi je vyžadována vysoká magnetická síla pro přitažení kotevního kotouče přes vzduchovou mezeru. Jakmile však kotevní kotouč dosedne na nosič cívky, postačuje podstatně menší magnetická síla pro udržení brzdy otevřené. Proto může být v této fázi napětí výrazně sníženo. To nejen šetří energii, ale je také výhodné, když je odběr proudu omezený."

Obrazový materiál

Obrázek 1: 

EMM120+ (MLC) je kompletním vlastním vývojem Lap Sued GmbH

Zdroj obrázku: Lap Sued GmbH

Obrázek 2: 

Na výstupní straně kuličkového šroubu jsou namontovány přídržné brzdy ROBA®-servostop® od Mayr Antriebstechnik. Přídržná brzda musí držet cca 35 kg při výpadku proudu v odpovídající pozici, aby se zabránilo ohrožení lamel a pacienta.

Zdroj obrázku: Lap Sued GmbH

Obrázek 3:

Bezpečnostní brzdy ROBA®-servostop®. Ty jsou se svou štíhlou konstrukcí a nízkou hmotností přizpůsobeny požadavkům robotiky a lékařské techniky a bez problémů odolávají náročným podmínkám použití. Po vypnutí proudu nebo při výpadku napájení zajišťují brzdy spolehlivé a bezpečné držení os v jakékoli pozici.

Zdroj obrázku: mayr® Antriebstechnik