電動(dòng)多葉光柵通訊部分的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、在腫瘤放射治療技術(shù)中,三維適形放療、調(diào)強(qiáng)放射治療等技術(shù)中,電動(dòng)多葉光柵(dynamic multi-leaf collimator)在其中是不可缺少的,它是精確放療的大型醫(yī)療設(shè)備,使得放射治療從輔助的普通放療進(jìn)入到了精確放療的嶄新階段。它全部由電腦控制,接收并執(zhí)行計(jì)劃系統(tǒng)的計(jì)劃文件,驅(qū)動(dòng)葉片到位遮擋X射線,代替了傳統(tǒng)的擋鉛和手動(dòng)光柵,而且大大縮短了病人的治療時(shí)間,深受醫(yī)生的歡迎。但由于國外設(shè)備進(jìn)口價(jià)格昂貴,極大的限制了其發(fā)展。本課題通過

2、實(shí)踐研究,完全自主開發(fā)出了新型電動(dòng)多葉光柵,它具有開野大、穩(wěn)定、易擴(kuò)展維護(hù)等特點(diǎn),本文介紹了老的光柵的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),其設(shè)計(jì)采用了多塊FPGA,通過插座和板相連,存在接觸不良的問題,而且設(shè)計(jì)容量小無法進(jìn)行擴(kuò)展；同時(shí)新的需求要求兩邊能整體移動(dòng),這樣兩邊的通訊不能通過PCB而要通過軟線連接。我們采用了分布式的系統(tǒng)建立兩邊主從關(guān)系,通過LVDS技術(shù)進(jìn)行高速通信,兩邊的處理器負(fù)責(zé)各自的控制算法,擴(kuò)充了系統(tǒng)容量且提高了實(shí)時(shí)性,由于每個(gè)處理器的負(fù)荷只有以

3、前的一半,所以整個(gè)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的葉片對(duì)數(shù)可以提高到以前的兩倍以上。本人承擔(dān)了其中的PC控制軟件開發(fā)和底層的FPGA驅(qū)動(dòng)部分。著重論述了FPGA的通訊模塊,利用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的思想劃分系統(tǒng)模塊,使得系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)清楚、易維護(hù)。根據(jù)放療的4D治療發(fā)展趨勢(shì),本文還進(jìn)行了呼吸信號(hào)的采集和預(yù)測(cè),進(jìn)行了預(yù)測(cè)算法的研究,取得了不錯(cuò)的效果。此外根據(jù)實(shí)際需要給產(chǎn)品增加了遠(yuǎn)程更新程序的功能,以便于給用戶升級(jí)維護(hù)。最后實(shí)際產(chǎn)品測(cè)試和使用都非常穩(wěn)定,取得的控制方案令