« La flexibilité de l'architecture PXI ainsi que les capacités de
LabVIEW et les performances fantastiques des solutions NI RIO ont contribué à la création d'un centre de pointe pour le traitement du cancer basé sur l'hadrothérapie. LabVIEW ouvre des perspectives passionnantes pour les développeurs de ces nouvelles applications.
Le défi:
Utiliser la technologie de National Instruments pour faire progresser de manière unique et plus précise le traitement du cancer à l'aide de l'hadronthérapie ou de la protonthérapie, où des faisceaux de particules accélérées telles que des protons ou des ions carbone peuvent être ciblés avec précision dans les cellules cancéreuses situées à des niveaux profonds.
La solution:
Utiliser la technologie de National Instruments pour faire progresser de manière unique et plus précise le traitement du cancer à l'aide de l'hadronthérapie ou de la protonthérapie, où des faisceaux de particules accélérées telles que des protons ou des ions carbone peuvent être ciblés avec précision dans les cellules cancéreuses situées à des niveaux profonds.
Introduction
Environ 90 pour cent des succès dans le traitement des tumeurs sont dus à l'efficacité de la chirurgie et de la radiothérapie. Les formes les plus courantes de traitement non invasif du cancer, la chimiothérapie et la radiothérapie, peuvent avoir un effet dévastateur sur le corps humain et endommager gravement les cellules saines et tumorales. L'utilisation de faisceaux de particules accélérées est une étape vers le développement de traitements anticancéreux plus ciblés et efficaces qui évitent d'endommager les tissus sains, ce qui est essentiel lorsque le cancer se développe à proximité d'organes vitaux dans le corps.
Bien que l'hadronthérapie soit pratiquée dans de nombreux centres depuis le début des années 1950, les récents progrès technologiques ont accéléré les recherches sur la technique par le Centre national italien de thérapie hadronique oncologique (CNAO) à Pavie, en Italie. En fonction de la formation particulière de chaque tumeur, les oncologues doivent fréquemment ajuster les caractéristiques physiques des faisceaux de particules pour optimiser l'efficacité de la procédure, ce qui nécessite un système de contrôle précis. En dirigeant précisément les particules ionisantes énergétiques sur la tumeur, moins d'énergie est délivrée aux tissus sains entourant le tissu cible.
réseau de diagnostic
Ce traitement complexe nécessite environ 300 appareils en réseau pour contrôler le fonctionnement de la machine ; ainsi que l'accès à la chambre elle-même. Afin d'avoir un accès sécurisé aux salles de traitement lors d'une libération de rayonnement nucléaire, un système de verrouillage de sécurité a été développé à l'aide du module LabVIEW FPGA et du matériel NI PXI. Le système de création et de contrôle du faisceau de particules réel nécessite des interfaces utilisateur Windows connectées en temps réel et des dispositifs basés sur FPGA pour le contrôle. Le logiciel de conception de systèmes NI LabVIEW aide à simplifier ce problème en intégrant et en simplifiant plusieurs dispositifs informatiques hétérogènes dans un environnement de développement unique.
La synchronisation et la synchronisation sont un besoin fondamental de sécurité dans la création et le contrôle des faisceaux de particules. Pour répondre aux besoins exigeants de résolution de 100 millisecondes, un protocole de messagerie propriétaire basé sur Ethernet a été développé à l'aide du module LabVIEW Real-Time et du PXI. Pour les besoins de résolution plus stricts de 50 nanosecondes, un réseau de fibre optique avec des modules PXI dédiés a été utilisé.
Le ciblage du faisceau dans la tumeur nécessite des systèmes qui préparent le faisceau, puis mesurent et contrôlent l'intensité et la position du faisceau pendant qu'il est uniformément réparti dans toute la tumeur.
Ces systèmes, développés avec LabVIEW temps réel et du matériel basé sur NI PXI et FPGA, NI CompactRIO, mesurent l'intensité du faisceau toutes les microsecondes et la position du faisceau toutes les 100 ms avec une précision de 100 à 200 micromètres, selon le besoin. Ce système de contrôle de faisceau fournit des mesures précises, un contrôle en temps réel et une visualisation des données nécessaires aux scientifiques qui exploitent le faisceau.
Le développement d'une architecture ouverte à l'aide de matériel et de logiciels NI signifiait que les défis pouvant découler d'un projet basé sur des produits disponibles dans le commerce étaient correctement relevés. La flexibilité de l'architecture PXI, associée aux capacités de LabVIEW et aux performances fiables du matériel LabVIEW utilisant l'architecture RIO, a permis de répondre rapidement aux besoins des clients avec une solution flexible et innovante.
Après avoir terminé les tests de dosimétrie et de radiobiologie avec des faisceaux de protons, le CNAO a obtenu l'autorisation de commencer à traiter les patients.
Les statistiques de l'Association italienne des radiothérapeutes et oncologues estiment que plus de 3 % des patients italiens en radiothérapie (plus de 3.000 XNUMX nouveaux patients par an) seront traités par hadronthérapie et ce nombre ne cesse d'augmenter.
