癌癥（cancer），醫(yī)學(xué)術(shù)語亦稱惡性腫瘤（malignant neoplasm），中醫(yī)學(xué)中稱巖，為由控制細(xì)胞生長(zhǎng)增殖機(jī)制失常而引起的疾病。癌細(xì)胞除了生長(zhǎng)失控外，還會(huì)局部侵入周遭正常組織甚至經(jīng)由體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)或淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到身體其他部分。癌細(xì)胞的特點(diǎn)是：無限制、無止境地增生，使患者體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗；癌細(xì)胞釋放出多種毒素，使人體產(chǎn)生一系列癥狀；癌細(xì)胞還可轉(zhuǎn)移到全身各處生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致人體消瘦、無力、貧血、食欲不振、發(fā)熱以及嚴(yán)重的臟器功能受損等等。與之相對(duì)的有良性腫瘤，良性腫瘤則容易清除干凈，一般不轉(zhuǎn)移、不復(fù)發(fā)，對(duì)器官、組織只有擠壓和阻塞作用，但癌癥（惡性腫瘤）還可破壞組織、器官的結(jié)構(gòu)和功能，引起壞死出血合并感染，患者終由于器官功能衰竭而死亡。

　　治療癌癥時(shí)，腫瘤科醫(yī)師會(huì)根據(jù)腫瘤的類型與早晚期，從幾種療法中挑選適合的。目前常見的療法是光動(dòng)力療法、手術(shù)、放射治療、化學(xué)療法、荷爾蒙療法及免疫療法。

　　PDT 是一種特殊的光線療法，“光線療法”一詞泛指所有運(yùn)用光線對(duì)病人的身體產(chǎn)生幫助的療法。PDT 這種新技術(shù)能夠在不傷害正常組織的情況下殺死有問題的組織。

　　進(jìn)行 PDT 療法時(shí)，將一種稱作光敏感劑的藥物注射入病人體內(nèi)。光敏感劑本身是無害的，對(duì)健康或不正常的組織都不會(huì)造成影響。但是，如果用激光照射涂有光敏感劑的組織時(shí)，光敏感劑就會(huì)被活化，只要受到光照射的組織就會(huì)很快地被殺死。創(chuàng)傷很小 借助光纖、內(nèi)窺鏡和其他介入技術(shù)，可將激光引導(dǎo)到體內(nèi)深部進(jìn)行治療，避免了開胸、開腹等手術(shù)造成的創(chuàng)傷和痛苦。毒性低微 進(jìn)入組織的光動(dòng)力藥物，只有達(dá)到一定濃度并受到足量光輻照，才會(huì)引發(fā)光毒反應(yīng)殺傷腫瘤細(xì)胞，是一種局部治療的方法。人體未受到光輻照的部分，并不產(chǎn)生這種反應(yīng)，人體其他部位的器官和組織都不受損傷，也不影響造血功能，因此光動(dòng)力療法的毒副作用是很低微的。選擇性好 光動(dòng)力療法的主要攻擊目標(biāo)是光照區(qū)的病變組織，對(duì)病灶周邊的正常組織損傷輕微，這種選擇性的殺傷作用是許多其他治療手段難以實(shí)現(xiàn)的。適用性好 光動(dòng)力療法對(duì)不同細(xì)胞類型的癌組織都有效，適用范圍寬；而不同細(xì)胞類型的癌組織對(duì)放療、化療的敏感性可有較大的差異，應(yīng)用受到限制?？芍貜?fù)治療　癌細(xì)胞對(duì)光敏藥物無耐藥性，病人也不會(huì)因多次光動(dòng)力治療而增加毒性反應(yīng)，所以可以重復(fù)治療。可姑息治療　對(duì)晚期腫瘤患者，或因高齡、心肺肝腎功能不全、血友病而不能接受手術(shù)治療的腫瘤患者，光動(dòng)力療法是一種能有效減輕痛苦、提高生活質(zhì)量、延長(zhǎng)生命的姑息性治療手段?？蓞f(xié)同手術(shù)提高療效 對(duì)某些腫瘤，先進(jìn)行外科切除，再施以光動(dòng)力治療，可進(jìn)一步消滅殘留的癌細(xì)胞，減少?gòu)?fù)發(fā)機(jī)會(huì)，提高手術(shù)的徹底性；對(duì)另一些腫瘤，有可能先做光動(dòng)力治療，使腫瘤縮小后再切除，擴(kuò)大手術(shù)的適應(yīng)證，提高手術(shù)的成功率。 因此這項(xiàng)技術(shù)要求光束地會(huì)聚到不正常組織，以發(fā)揮更好的療效。

　　機(jī)器人

　　在黎巴嫩大學(xué)，我們開發(fā)了一種自動(dòng)化操作機(jī)器人，其主要功能包括在執(zhí)行 PDT 療法時(shí)快速掃過病人的皮膚。機(jī)器人會(huì)以圓形或橢圓形等幾何圖形的方式移動(dòng)激光頭，將其對(duì)準(zhǔn)病人的患處以摧毀腫瘤。

　　要在病人的身體上畫出幾何圖形需要5種動(dòng)作：

　　3 種平移操作

　　其中Z方向用于垂直控制用于治療的激光頭

　　兩種旋轉(zhuǎn)動(dòng)作

　　為了做到這 五種動(dòng)作，指令系統(tǒng)必須產(chǎn)生指令信號(hào)，通過電路連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，從而控制五個(gè)相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)。

　　指揮系統(tǒng)

　　ni.com/labview/zhs">National Instruments LabVIEW直接控制四個(gè)步進(jìn)電機(jī) （X、Y、θ 與 Φ）；第五個(gè)電機(jī) （Z） 則由 Microchip Technology PICmicro 微控制器來控制。NI PCI-7334運(yùn)動(dòng)控制器使用雙控制器架構(gòu)，由一個(gè)中央處理器 （CPU） 和一個(gè)DSP組成運(yùn)動(dòng)控制器的骨干。

　　在運(yùn)動(dòng)控制器的驅(qū)動(dòng)軟件方面，PCI-7334 使用 NI LabVIEW 編程與 Measurement & Automation Explorer （MAX）中的設(shè)置相結(jié)合，產(chǎn)生指令信號(hào)以轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)。在MAX設(shè)置中，我們使用CW/CCW脈沖步進(jìn)輸出設(shè)置；個(gè)輸出在順時(shí)鐘移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生CW脈沖，第二個(gè)輸出在逆時(shí)針移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生CCW脈沖。

　　電路連接

　　機(jī)器頭上有八個(gè)光學(xué)開關(guān)傳感器，可以監(jiān)測(cè)出前方一厘米之內(nèi)的物品，從而得知傳感器與下方表面的距離。

　　為了保護(hù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)不受其他物體損壞，也為了檢測(cè)軌跡限制，每個(gè)軸都使用了 兩 個(gè)實(shí)體限位開關(guān)，一個(gè)向前，另一個(gè)向后。所有的傳感器、限位開關(guān)、以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都通過可以通過NI UMI-7764運(yùn)動(dòng)接口模塊直接連接到 PCI-7334上。

　　X、Y、θ 與 Φ 軸的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與限位開關(guān)連接到 UMI-7764 的四個(gè)運(yùn)動(dòng)I/O接線端。為了確保五個(gè)軸同步移動(dòng)，和第三個(gè)UMI-7764斷點(diǎn)（breakpoints）作為輸入端與第五個(gè)電機(jī)（Z軸）的微控制器相連。四個(gè)傳感器連到UMI-7764的模擬輸入接線端，其它的傳感器則連到觸發(fā)/斷點(diǎn)接線端。此外，一個(gè)控制桿使系統(tǒng)使用起來更便利。參數(shù)隨時(shí)可以修改，系統(tǒng)隨時(shí)可以被暫停，激光頭的位置也可以調(diào)整。一條SH68?C68?S 連接線將電機(jī)控制器與UMI-7764相連。

　　軟件開發(fā)

　　我們將機(jī)器人配置簡(jiǎn)化成 2D 應(yīng)用，并使用LabVIEW仿真動(dòng)作，作為開發(fā)軟件的步。然后用同樣的方法將其推廣運(yùn)用到 3D 問題上。終操作機(jī)器人軟件的就是3D仿真的程序，只不過增加了讀取實(shí)際的傳感器信號(hào)并控制實(shí)際的電機(jī)。

　　這些程序的主要任務(wù)就是先讀取傳感器的狀態(tài)（開或關(guān)），然后定義機(jī)器頭的動(dòng)作。

　　NI產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)

　　與基于文本的編程語言不同的是，LabVIEW使用圖標(biāo)代替文字，大大簡(jiǎn)化了軟件開發(fā)的過程。此外，LabVIEW 擁有大量函數(shù)庫(kù)，包含了多種用途的子VI（例如 FlexMotion）

　　PCI-7334 運(yùn)動(dòng)控制器就是控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式：比如電動(dòng)機(jī)在由行程開關(guān)控制交流接觸器而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)物體向上運(yùn)行達(dá)到指定位置后又向下運(yùn)行，或者用時(shí)間繼電器控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)一會(huì)停一會(huì)再轉(zhuǎn)一會(huì)再停。運(yùn)動(dòng)控制（MC）是自動(dòng)化的一個(gè)分支，它使用通稱為伺服機(jī)構(gòu)的一些設(shè)備如液壓泵，線性執(zhí)行機(jī)或者是電機(jī)來控制機(jī)器的位置和/或速度。運(yùn)動(dòng)控制在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要比在專用機(jī)器中的應(yīng)用更復(fù)雜，因?yàn)楹笳哌\(yùn)動(dòng)形式更簡(jiǎn)單，通常被稱為通用運(yùn)動(dòng)控制（GMC）。提供了復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中所需的性能與執(zhí)行確定性，可以做到完成指令、同步、I/O、以及系統(tǒng)監(jiān)督。使用LabVIEW讓機(jī)器人動(dòng)作更加平穩(wěn)，減少突然的移轉(zhuǎn)動(dòng)作，節(jié)省了時(shí)間，并能做到更好的治療效果。

參考文獻(xiàn):

[1]. 2D  datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/2D+_2205093.html.