電動多葉光柵通訊部分的FPGA實現(xiàn).pdf

1、在腫瘤放射治療技術中,三維適形放療、調(diào)強放射治療等技術中,電動多葉光柵(dynamic multi-leaf collimator)在其中是不可缺少的,它是精確放療的大型醫(yī)療設備,使得放射治療從輔助的普通放療進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)行計劃系統(tǒng)的計劃文件,驅(qū)動葉片到位遮擋X射線,代替了傳統(tǒng)的擋鉛和手動光柵,而且大大縮短了病人的治療時間,深受醫(yī)生的歡迎。但由于國外設備進口價格昂貴,極大的限制了其發(fā)展。本課題通過

2、實踐研究,完全自主開發(fā)出了新型電動多葉光柵,它具有開野大、穩(wěn)定、易擴展維護等特點,本文介紹了老的光柵的系統(tǒng)結構,其設計采用了多塊FPGA,通過插座和板相連,存在接觸不良的問題,而且設計容量小無法進行擴展；同時新的需求要求兩邊能整體移動,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)建立兩邊主從關系,通過LVDS技術進行高速通信,兩邊的處理器負責各自的控制算法,擴充了系統(tǒng)容量且提高了實時性,由于每個處理器的負荷只有以

3、前的一半,所以整個系統(tǒng)驅(qū)動的葉片對數(shù)可以提高到以前的兩倍以上。本人承擔了其中的PC控制軟件開發(fā)和底層的FPGA驅(qū)動部分。著重論述了FPGA的通訊模塊,利用軟硬件協(xié)同設計的思想劃分系統(tǒng)模塊,使得系統(tǒng)層次結構清楚、易維護。根據(jù)放療的4D治療發(fā)展趨勢,本文還進行了呼吸信號的采集和預測,進行了預測算法的研究,取得了不錯的效果。此外根據(jù)實際需要給產(chǎn)品增加了遠程更新程序的功能,以便于給用戶升級維護。最后實際產(chǎn)品測試和使用都非常穩(wěn)定,取得的控制方案令