HIRFL-CSR重离子治癌远程定位及监测系统设计

为满足兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)浅层和深层重离子治癌装置中对病人病灶位置信息的监测与远程控制的需求,基于FPGA技术构建嵌入式实时控制系统,以PCI总线为通信接口,选用凌华的PXI 3800工业控制计算机为上位机,并采用逐点比较运动控制算法来实现定位控制,开发了相应的软件和可视化的监控界面,完成了加速器束运系统和治疗装置的集成。经现场测试,本系统运行稳定可靠,达到了设计要求。

蚁群算法在重离子治癌病灶定位中的应用研究

提出了将蚁群算法用于重离子治癌病灶定位中的方案。采用栅格法对重离子治癌中的环境信息进行了建模,并用Matlab对蚁群算法在该模型上的有效性进行了验证。给出了最短路线图及收敛曲线图,经分析可知蚁群算法能有效应用于重离子治癌过程中病人运送过程的路径寻优,可在基于视觉引导的定位系统下提高束流照射的精度,从而提高治疗效率,节省治疗时间。

卡尔曼滤波在加速器电源控制中的应用研究

提出了将基于卡尔曼滤波的最佳滤波方法应用于兰州重离子加速器电源控制的方案。给出了加速器控制系统中加速器电源控制的通用模型,用matlab对卡尔曼滤波算法在该模型上的应用进行了建模仿真,给出了叠加噪声和滤波之后的效果比较图,经对比可知卡尔曼滤波能有效减小各种随机噪声的干扰,使电源控制的均方误差减小为原来的23%,尤其能减小尖峰噪声的影响,能有效提高控制精度,从而提高束流品质。

基于WDF的PCIe总线驱动程序设计与实现

为实现上位机与PCIe板卡之间的通信,设计了基于WDF驱动模型的PCIe驱动程序,通过应用层对标准Win32 API函数的调用,实现了上位机对驱动程序中相关函数的调用,从而实现了上位机对PCIe板卡的读/写操作、DMA操作以及中断处理。经测试,该程序运行稳定可靠,达到了设计要求。

智能终端医学图像观察系统研究

为解决主动性肿瘤治疗中,医学图像的通信、处理问题以及加速器控制系统、治疗计划系统、病灶定位系统的数据通信问题,研发了智能终端系统.其中,医学图像观察系统是智能终端的一部分,该系统利用Oracle数据库作为数据存储中心,利用Leadtools工具包对医学图像强大的算法和接口支持进行二次开发,研发了基于DICOM标准的医学图像观察系统,实现了对医学图像窗宽窗位的调整,图像的放大,角度的测量,长度的测量以及三维重建等功能,这些功能能为医生在病变诊断中提供非常有效的技术手段.

重离子治癌电源调节器的嵌入式系统

为满足HITFiL重离子治癌装置中对扫描铁电源精确控制的需求,基于EDA技术构建了嵌入式实时控制系统,采用高级RISC微处理器(ARM)+现场可编程门阵列(FPGA)+DA/AD技术实现对磁铁电源系统数字调节器的设计。经现场测试,本套系统运行稳定可靠,达到了设计要求,为今后重离子治癌专用装置的建设应用提供了可靠的技术保障。

放射性治疗床远程通信系统设计

为实现智能终端与放射性治疗床的数据通信,设计了放射性治疗床远程通信系统。智能终端和治疗床的数据通信是通过对病灶定位控制器的嵌入式软件编程实现的。该系统采用ARM9架构的EP9315芯片为主控核心,利用EP9315的网络接口实现EP9315与智能终端上位机的通信,利用流驱动和CANopen协议实现EP9315和治疗床伺服驱动器之间的数据交互。经测试验证,本设计在技术上是完全可行的。

基于FPGA的CSR高频控制系统相位求解模块设计

CSR高频控制系统需要对高频正弦波激励信号的幅度、相位、频率进行稳定控制。相位arctan(Q/I)求解是必不可少的模块。论述了一种新的基于FPGA平台和对称查找表法(SBTM)的求解相位arctan(Q/I)的方法,做了详细的理论分析,给出了具体实现的代码和结果。该模块精度高,消耗资源少,可直接应用于CSR高频控制系统。

基于EP9315的伺服驱动器嵌入式控制系统

为满足对路斯特CDF伺服驱动器的控制和监测的需要,采用基于ARM9架构的EP9315芯片作为主控制器,MCP2510作为CAN通信协议芯片,利用EP9351的SPI接口来实现EP9315和MCP2510的连接。在微软的嵌入式系统WinCE下构建CAN通信系统,实现了基于SPI接口和MCP2510芯片的流驱动程序设计,完成了上层监控界面的开发,实现了对路斯特伺服驱动器的实时控制和监测。经测试,本套系统运行安全可靠,达到了设计要求。

基于ARM和FPGA的放射治疗床控制系统硬件设计

基于兰州重离子治疗肿瘤专用装置研制中患者定位系统的实际需要,设计了治疗床控制系统的硬件部分。经调研考虑,选用ARM和FPGA为核心架构来实现硬件系统,详细介绍了组成硬件系统的三块PCB板卡的架构,给出了核心控制器选用的A3P250 FPGA的系统设计,同时介绍了系统中涉及到的重要接口协议如CANopen接口、SSI接口等,并给出了硬件电路实现方式。系统中的硬件设计充分考虑并利用了项目中的实际条件,能够满足患者定位系统对治疗床的控制要求。

微型多参数人体体征监护仪

为满足重离子治癌系统中对人体体征参数的要求设计了多参数监护仪。在设计中充分考虑了系统的微型化、实时性和低功耗[1]。该系统以TI公司高性能低功耗定点处理器TMS320C5515为核心搭建了模拟信号调理电路、模数转换电路、数字信号存储处理电路、LCD显示电路,解决了心电、呼吸、血氧、无创血压、脉搏等人体征信号的检测[2]。设计中围绕DSP全面考虑了电路的整体性能和结构(包括电源管理),最终保证系统的实时性、超微型和低功耗。