دانلود پروژه: ساخت وطراحی کنترل کننده هوشمند تخت رادیوتراپی به منظور تصحیح حرکات غیر ارادی بیماران سرطانی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                     صفحه

چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1

پیشگفتار………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

فصل اول: مقدمه و کليات

1-1-مقدمه و بیان مسئله…………………………………………………………………………………………………………………………………………4

1-2- کليات…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..7

1-2-1- اصول رادیوبیولوژی…………………………………………………………………………………………………………………………………..7

1-2-1 -1- تاريخچه …………………………………………………………………………………………………………………………………………….8

1-2-1 -2 ­-­­­گستره و كابرد راديوبيولوژي در علوم مختلف …………………………………………………………………………………………9

1-2-1 -3 -اهميت راديو بيولوژي در راديوتراپي……………………………………………………………………………………………………..10

 1-2-1 -4- اصول راديوبيولوژي…………………………………………………………………………………………………………………………..11

1-2-1 -5 ساختمان سلول…………………………………………………………………………………………………………………………………….13

1-2-1 -6 انواع سلول………………………………………………………………………………………………………………………………………….17

1-2-1 -7 جذب پرتوهاي ذره اي و الكترومغناطيسي……………………………………………………………………………………………….20

1-2-1 -8 تأثير مستقيم و غيرمستقيم پرتوهاي يونيزان………………………………………………………………………………………………21

1-2-1-9 انواع تغییرات بیولوژیکی بعد از برخورد و جذب اشعه با سلول…………………………………………………………………..27

1-2-1 -10 ضايعات (Radiation Effects on DNA) DNA…………………………………………………………………………..34

1-2-1 -11 تأثیرات اشعه برروی دیگر اجزاء سلول………………………………………………………………………………………………….39

1-2-2- پرتودرماني……………………………………………………………………………………………………………………………………………..40

1-2-3- اساس و مبناي تجويز پرتودرماني ……………………………………………………………………………………………………………..42

1-2-4- فرآیند درمان توسط پرتو…………………………………………………………………………………………………………………………..43

1-2-5- نقشه (طراحي) درمان……………………………………………………………………………………………………………………………….44

1-2-6- معرفي وتعريف پارامترهاي مختلف طرحهاي پرتودرماني……………………………………………………………………………..44

1-2-6-1- حجم توده تومور (GTV)…………………………………………………………………………………………………………………..44

 1-2-6-2- حجم باليني هدف(CTV) …………………………………………………………………………………………………………………44

1-2-6-3- حجم هدف درمان……………………………………………………………………………………………………………………………….44

1-2-6-4- حجم طراحي شده هدف (PVT) ………………………………………………………………………………………………………..45

1-2-6-5- حجم درمان………………………………………………………………………………………………………………………………………..46

1-2-6-6- حجم تحت تابش………………………………………………………………………………………………………………………………..46

1-2-7- انتخاب طرح بهينه……………………………………………………………………………………………………………………………………46

1-2-7-1- فنون بهينه‌سازي…………………………………………………………………………………………………………………………………..46

1-2-7-2- مدل بندي زيست شناختي…………………………………………………………………………………………………………………….48

 1-2-7-3- اثر حجم‌……………………………………………………………………………………………………………………………………………50

1-3- آثار و عوارض پرتوهاي يونيزان…………………………………………………………………………………………………………………….50

1-3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….50

1-3-1-1- آثار قطعي (غير احتمالي)………………………………………………………………………………………………………………………50

1-3-1-2- آثار احتمالي………………………………………………………………………………………………………………………………………..51

1-3-2- حد تحمل دوز و آسيب پرتوي………………………………………………………………………………………………………………….51

1-4 دستگاه شتاب دهنده خطي LINAC………………………………………………………………………………………………………………53

1-5 سيستم هاي پيشرفته براي تصحيح حرکات ناخواسته………………………………………………………………………………………….56

1-5-1 دستگاه سايبر نايف…………………………………………………………………………………………………………………………………….56

 1-5-2 تصويربرداري پورتال با استفاده از منابع مگاولتاژ…………………………………………………………………………………………..57

1-5-3- راديوگرافي کيلوولتاژ و فلوروسکوپي…………………………………………………………………………………………………………58

1-5-4- CT با دسته پرتو مخروطي بر رويشتاب دهنده خطي…………………………………………………………………………………..58

1-5-5- CT کيلوولتاژ در اتاق درمان…………………………………………………………………………………………………………………….59

1-5-6- CT مگاولتاژ:(MVCT) ……………………………………………………………………………………………………………………….59

1-5-7: واژه های مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………………………….59

1-7:  مروري بر مقالات………………………………………………………………………………………………………………………………………..60

1-8: روش………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….62

فصل دوم:سخت افزار طرح

2-1 میکرو کنترلرAVR……………………………………………………………………………………………………………………………………….63

2-1-1 انتخاب میکروکنترلر…………………………………………………………………………………………………………………………………..65

2-1-2 پروگرامر برنامه…………………………………………………………………………………………………………………………………………66

2-1-3 مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC………………………………………………………………………………………………………………….66

2-1-4  روش حذف نویز از adc………………………………………………………………………………………………………………………….68

2-2- ارتباط میکروکنترلر با کامپیوتر……………………………………………………………………………………………………………………….71

2-2-1- استانداردهاي RS232…………………………………………………………………………………………………………………………….72

2-2-2 232MAX………………………………………………………………………………………………………………………………………………73

2-2-3 ميکرو کنترلر 2313S90AT………………………………………………………………………………………………………………………..73

2-3- سنسور نوری………………………………………………………………………………………………………………………………………………76

2-3-1 سنسور مادون قرمز غير فعال:(Passive Infrared Barrier)……………………………………………………………………..78

2-3-2 سنسور مادون قرمز فعال: (Active Infrared Barrier)…………………………………………………………………………….79

فصل سوم:موادها وروش ها

3-1- طراحي درمان بیمار……………………………………………………………………………………………………………………………………..81

3- 2. نواحی مختلف درمانی در رادیوتراپی……………………………………………………………………………………………………………..84

3-3- سنسور……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….87

4-3- حسگر حرکت بیمار…………………………………………………………………………………………………………………………………….94

5-3- کنترل کننده های خروجی…………………………………………………………………………………………………………………………….95

6-3. اندازه گيری توسط فانتوم انسانگونه………………………………………………………………………………………………………………..96

فصل چهارم:ارزيابي عملكرد دستگاه

4-1- مطالعه فانتوم……………………………………………………………………………………………………………………………………………….99

4-2-  مطالعه درمورد نظارت بر حرکات بیمار…………………………………………………………………………………………………………99

فصل پنجم:بحث و نتیجه گیری

5-1. مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..106

5-2.بحث………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….108

پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………110

منابع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………111

ضمیمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..115

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                   صفحه

شكل (1-1): نمونه يك سلول انساني………………………………………………………………………………………………………………………16

شکل (1-2): نمایی از تقسیم سلولی……………………………………………………………………………………………………………………….18

شكل (1-3): نمايي از هیدرولیز آب………………………………………………………………………………………………………………………..24

شکل (1-4): مراحل برخورد اشعه با سلول و تاثیرات آن…………………………………………………………………………………………..28

شکل (1-5): تغيير ساختمان DNA……………………………………………………………………………………………………………………….35

شکل(1-6): ضایعه یک شکستی…………………………………………………………………………………………………………………………….37

شکل (1-7): ضایعه دو شکستی……………………………………………………………………………………………………………………………..38

شکل (1-8): ضایعات دیگر……………………………………………………………………………………………………………………………………39

شکل (1-9): بستگی درمان یا ایجاد عوارض به دوز………………………………………………………………………………………………….41

شکل (1-10): دياگرام توصيه شده ICRU براي توضيح حجم‌ها و دوزها…………………………………………………………………..45

شکل (1-11 الف): هيستوگرام حجمي دوز تجمعي…………………………………………………………………………………………………..47

شکل (1-11 ب): هيستوگرام حجمي دوز بافت سالم براي مقايسه بهينه دو طرح درمان………………………………………………..48

شکل (1-12): نمايش طرحهاي احتمال كنترل تومور (TCP) و احتمال گرفتاري بافت سالم (NTCP) برحسب تابعي از دوز……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..49

شکل شماره (1-13): شتاب دهنده خطی زیمنس مدل پریموس نصب شده در بیمارستان شهدای هفتم تیر………………………53

شکل شماره (1-14): دستگاه سایبر نایف………………………………………………………………………………………………………………..57

شکل (2-1): استفاده از ولتاژ موجود روی پایه AREF……………………………………………………………………………………………70

شکل (2-2): استفاده از ولتاژ موجود روی پایه AVCC…………………………………………………………………………………………..70

شکل(2-3) مدار programmer…………………………………………………………………………………………………………………………..75

شکل )2-4(: شماتیک گیرنده و فرستنده مادون قرمز .در شکل بالا D1 گیرنده و D2 فرستنده است………………………………77

شکل شماره (3-1): درمان ناحیه سر بدون فیکساتور و طراحی درمان…………………………………………………………………………82

شکل (3-2): درمان ناحیه سر با فیکساتور و طراحی درمان………………………………………………………………………………………..83

شکل (3-3): نواحی لیزر برای بیمار سرطان معده …………………………………………………………………………………………………….84

شکل (3-4): نواحی لیزر برای بیمار سرطان مری……………………………………………………………………………………………………..85

شکل شماره (3-5): نواحی لیزر برای بیمار سرطان سینه……………………………………………………………………………………………85

شکل (3-6): موقعیت بیمار سرطان سینه بر روی برست برد………………………………………………………………………………………86

شکل شماره (3-7): نواحی لیزر برای بیماران ناحیه لگن …………………………………………………………………………………………..86

شکل (3-8): مکان قرارگيری سنسور عمود بر راستای ليزر………………………………………………………………………………………..87

شکل (3-9): بلوک دیاگرام مدار……………………………………………………………………………………………………………………………..88

شکل (3-10): فلوچارت کارکرد دستگاه………………………………………………………………………………………………………………….88

شکل (3-11): مدار شماتیک کنترل کننده حرکات ناخواسته بیمار……………………………………………………………………………….89

شکل (3-12): مدار شماتیک کنترل کننده حرکات ناخواسته بیمار……………………………………………………………………………….90

شکل (3- 13): مدار پشت فیبر PCB کنترل کننده حرکات ناخواسته بیمار………………………………………………………………….91

شکل (3-14): مدار شماتیک برد گیرنده کنترل کننده حرکات ناخواسته بیمار……………………………………………………………….92

شکل (3-15): مدار پشت فیبر  برد گیرنده کنترل کننده حرکات ناخواسته بیمار…………………………………………………………….93

شکل 3-16: لیزر نصب شده بر دیوار رادیوتراپی………………………………………………………………………………………………………94

شکل (3-17): صفحه کلید و مدار میکروکنترلر به همراه دیودهای نوری گیرنده……………………………………………………………95

شکل (3-18): اعمال خروجی به درب رادیوتراپی و ایجاد خطای باز بودن درب………………………………………………………….96

شکل (3-19): فانتوم انسانگونه به منظور قرار دادن سنسور………………………………………………………………………………………..97

شکل (3-20): استفاده از تخت رادیوتراپی برای تست عملکرد صحیح………………………………………………………………………..97

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                   صفحه

جدول (1-1): حد تحمل بافت هاي سالم در محدوده دوزهاي راديوتراپي برحسب راد…………………………………………………52

جدول (2-1): تراشه ها و جایگزین آن ها………………………………………………………………………………………………………………..64

جدول (2-2): محدوده ولتاژ و فرکانس میکروهای AVR…………………………………………………………………………………………65

جدول (4-1): ارزیابی های حساسیت سنسور در وضعیت های مختلف در فانتوم انسانگونه…………………………………………..99

جدول(4-2): حرکات بیمار برای سرطان متاستازی و تسکینی…………………………………………………………………………………..100

جدول(4-3): حرکات بیمار برای سرطان سینه………………………………………………………………………………………………………..101

جدول (4-4): حرکات بیمار برای گردن و سر………………………………………………………………………………………………………..102

جدول (4-5): حرکات بیمار برای سرطان ریه………………………………………………………………………………………………………..102

جدول (4-6): حرکات بیمار برای سرطان مری………………………………………………………………………………………………………103

جدول (4-7): حرکات بیمار برای تومور مغزی………………………………………………………………………………………………………103

جدول (4-8): حرکات بیمار برای بی هوش…………………………………………………………………………………………………………..104

جدول (4-9): حرکات بیمار برای انواع متفاوت سرطان…………………………………………………………………………………………..104