射线小组

倘若John Barr延误了交货日期, 就直接耽误癌症病患者的诊疗了, 可以说, 患者的生命取决于Barr。Barr和他的机械师们制造具体患者的补偿器和孔径器。在反射治疗中用来对准质子射线在癌症肿瘤上，而不伤害肿瘤周围健康的组织。Barr小组被称为射线小组。他们加工车间位于休斯顿的德州大学安得森癌症中心的质子治疗中心的低层（www.mdanderson.org/protontherapy），整个小组的运作与其他生产车间类似，面对不寻常的挑战。从定单到交货的时间通常是以小时计，而不是天或周计。与其他治疗中心的通讯和数据交换是至关重要的。并且工厂所加工的成品从未有两个是相同的。每个零件都是特地为每位癌症患者制作。

质子治疗中心的三个旋转龙门式质子射线传输系统之一

        为缓解加工压力必须集中精力。射线小组所做的每个加工决定和工厂内所有的加工设备都必须对减少交货周期做出贡献，实质上，这将挽救生命。

        “建立这个工厂就是为了能够生产补偿器和孔径器”，Barr说。“我们有很严格的时间期限，必须与患者的治疗计划一致。”

        为了满足严格的交货时间，Barr说工厂高效的现代机床具有精确的特点，满足了工厂对夹紧和调整的要求。Barr还说，他的小组和外部经销商合作，由经销商完成毛坯的前期工作。Barr强调流水线式的信息系统在快速取得工作，加工，交货的过程中起到了重要的作用。

        补偿器控制和成形质子光线的末端并确定了它的范围。这个范围是指散射式质子束流配送系统距离患者体内肿瘤的距离。孔径器阻档射线照射到肿瘤轮廓外的区域，该区域由补偿器确定。

        质子射线治疗从患者肿瘤的X光相片开始，X光相片通过磁共振成像。肿瘤专家使用该照片确定需要治疗的癌症肿瘤轮廓线条，实际上就是为癌症肿瘤制作一张地图。

        同时，治疗计划人员开始制作患者的治疗计划，确定患者和肿瘤所需要的放射剂量。该剂量决定了补偿器和孔径器的形状，每个患者的都是不相同的。所确定的剂量数据提供给一个专门软件接口，该软件会对数据进行重组并按比例缩放点数据，将点数据传输给射线系统所使用的Gibbscam CAM系统。

        该小组加工补偿器和孔径器使用四台以太网连接的Mazak Nexus 410A垂直
加工中心，这些加工中心带有通过主轴的冷却液，12,000-rpm主轴转速，雷尼绍的刀具调整工具，和Kurt的机床用虎钳。两台机床加工补偿器，而另外两台加工与补偿器配合的孔径器。

        补偿器材料是丙烯酸塑料并有三种尺寸（小，中，大）从5.500平方英寸到11.500平方英寸。平均4英寸厚。

        补偿器严格的控制质子射线，使医生能将射线控制在肿瘤内。在其他射线治疗中，质子射线不这样控制的并且经过并穿透患者身体器官。而这个补偿器以低功率射线经过其他健康组织，当位于肿瘤位置时能量处于峰值。这样就使周围的健康组织不受影响。

射线小组完整的加工设备是癌症患者治疗过程的一部分

        一般生产一个补偿器的周期是45分钟到60分钟，但是小尺寸的补偿器，例如用于治疗眼睛中肿瘤的补偿器，可以在5到10分钟内加工好。另外，用做治疗大肿瘤的补偿器需要好几个小时的加工。

        补偿器采用全面铣削法。类似于蜂窝状铸件的腔体，每个距离补偿器底部的具体切深都必须在0.001英寸内。精确的尺寸和全面进刀模式调整了质子射线。例如，进刀越深则射线进入患者的身体越深。

        由于补偿器的蜂窝状形式，Barr和他的小组必须精确的调整X/Y机床坐标，以便迅速和容易的检查以补偿器底部为零基准的切深尺寸。通常他们使用一个三轴铣削带有数字读出器和接触式探针——触发机床工件台，数字读出器清零，然后再检查具体的切深孔。

        射线小组加工孔径器采用932轴承青铜或660青铜，通常每个补偿器需要2到3个孔径器，这根据需要阻挡的射线的数量决定。

        孔径器的外廓尺寸和与相对应的补偿器匹配，但是孔径器的厚度不能超过0.787英寸（2cm）。这是因为一个厚的孔径器，与多个薄型相反，技术人员将其装在质子射线传输系统上就太重了。

        孔径器的切削形状通过对其镀黄铜和在补偿器外加外框来达到完全匹配。既然加工一个孔径器只需要3到5分钟，射线小组可以在一台Nexus上加工补偿器的时间里，在一台上很容易的加工出所需要的孔径器。另外一台则用来加工孔径器的原材料，但Barr说最终会将这些前期工作外包出去，而解放机床出来加工补偿器。

        为了加快安装，Barr小组使用相同的装夹和work offset保证更换零件时零调整。当从中等尺寸换到大尺寸的孔径器，使用相同的机床用虎钳并设置他们不同的中心到G54和G55机床偏置。

        “如果我们不生产就没法进行治疗，所以我们一直在寻求使工艺流水化的方法，我们想到的一个方法就是尝试不同类型的加工，”Barr说。例如，最近从Iscar me
tals引进了一台特种粗加工机床，不再对孔径器进行精加工并可让操作者以90ipm运行机床，Barr说新的机床不需要冷却液并且寿命更长。

        没有两个质子射线治疗区域是相同的，补偿器和孔径器却具有共同的大致轮廓，射线小组可以据此进行进一步流水生产。通过保存样本来缩短加工周期，保存三个补偿器和孔径器的尺寸的加工步骤。

射线小组生产的一个补偿器和一个孔径器

        在Gibbsam软件中，射线小组中止加工，并选择几台铣床中的一台，无需为此铣床提供支持数据。另外他们覆盖以前的程序，因此他们所要做的就是编辑每个具体患者的信息，刻在伸缩器和孔径器上，并且，作为编辑过程一部分，可以挑选一个补偿器的厚度，删除旧点，增加新的。

        完成编程后，Barr运行模拟加工过程的计算机模拟，然后发送程序给相应的机床。在机床上中止程序，使它开始转向加工边，装载原料，开始加工。

        目前，射线小组每月生产数百个治疗零件，希望产量能随着治疗中心患者数目的增多而大幅增长。最终能供应一台固定射线和三台旋转龙门式质子传输系统。到那个时候，Barr希望能工厂增加夜间轮班。

        Patient-specific compensators and apertures are used to target proton beams in radiation treatment at cancerous tumors without harming surrounding healthy tissue. The machine shop operates much like any other production shop, it faces unusual challenges. Job leadtimes are typically hours, not days; not weeks. Communication and data exchange with other treatment center departments are paramount. And, no two parts the shop makes are ever the same. Each part is inpidually and painstakingly made for each cancer patient.

作者：西部车床，如若转载，请注明出处：https://www.lathe.cc/2023/10/3716.html

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