Akceleratory używane w radioterapii (budowa, krótki opis wszystkich sekcji - od wylotu do pacjenta)

Transkrypt

1 Akceleratory używane w radioterapii (budowa, krótki opis wszystkich sekcji - od wylotu do pacjenta) Akceleratory mogące generować niemalże monoenergetyczne wiązki elektronów(4-6 MeV, MeV) lub wiązki fotonów o ciągłym widmie odpowiadającym energiom elektronów. W przypadku wiązki fotonowej mamy do czynienia ze zjawiskiem build-up'u, tzn. Zwiększonej dawki na dalszej głębokości związane jest to z występowaniem efektu fotoelektrycznego wywołującego dodatkową emisję elektronów w ciele pacjenta. Zjawisku temu możemy przeciwdziałać otaczając pacjenta dodatkową warstwą ochronna. Źródło elektronów: bezpośrednio żarzone (termoemisja z rozgrzanego metalu pod wpływem przepływu prądu) pośrednio żarzone (pośrednie nagrzewanie metalu i emisja pod wpływem prądu) sterowanie diodowe (włókno z przyłożonym ujemnym potencjałem; elektrony dążą do masy obudowy) sterowanie triodowe (poza włóknem obecna jest też dodatkowa siatka z przyłożonym potencjałem) Źródła mocy wysokich częstotliwości: Magnetron lub klistron Klistron: wzmacniacz, rezonator grupujący reguluje prędkość cząstek by wygenerować w kolejnym rezonatorze mikrofale; 5-40MW mocy w impulsie, 5-40kW mocy średniej Magnetron: generator, przez ruch elektronów w niejednorodnym polu magnetycznym (przez wykonanie odpowiednich wcięć w powierzchni magnesu) indukowany jest prąd oraz zmienne pole elektryczne, co prowadzi do emisji mikrofal; 2-5MW mocy w impulsie, 2kW mocy średniej Struktura przyspieszająca Elektrony przyspieszane są przez fale rozchodzące się w falowodzie. Standardowo wykorzystuje się fale o częstotliwości 3GHz odpowiadającą w przybliżeniu 10 cm długości samej struktury. Struktura o fali bieżącej Falowód zasilany jest jednopunkotwo z generatora mikrofal (klistron lub magnetron) by przejść przez strukturę przyspieszającą i bezodbiciowo zostać wchłonięta przez obciążenie falowe na jej końcu. Struktura ta jest wrażliwa na zmiany częstotliwości, a natężenie pola spada wraz z odległością. Struktura o fali stojącej Falowód zasilany jest jednopunktowo z generatora mikrofal w części początkowej lub środkowej. Mikrofale po dojściu do końca struktury ulegają wielokrotnym odbiciom i powracając nakładają się z falami pierwotnymi tworząc falę stojącą. Zastosowanie tej struktury wiąże się z użyciem cyrkulatorów oraz wrażliwością układu na problemy z próżnią i zmianami temperatury, w stosunku zaś do struktury o fali bieżącej dla tej samej energii wyjściowej uzyskuje się krótszy falowód. Automatyczna regulacja częstotliwości W wyniku zmian temperatury pracy układu może dojść do przestrojenia układu w wyniku zmiany częstotliwości rezonansowej. By zapobiec temu instalowane są układy automatycznej regulacji częstotliwości. Regulacja odbywa się za pomocą przesuwania 1

2 źródła wysokich częstotliwości wzdłuż toru lub strojenia wnęk przyspieszających specjalnymi kołkami. Izolacja Powietrze ma za niskie napięcie przebicia (jest za słabym izolatorem), a także słabo przewodzi ciepło. Dlatego też stosowana jest inna izolacja wewnątrz falowodu, jak np. SF 6 sześciofluorek siarki, który zapobiega przebiciom i dobrze odprowadza ciepło. Magnesy odchylające i sterowanie położeniem wiązki Na końcu toru znajdują się magnesy odchylające wiązkę. Zazwyczaj jest to kąt 270 stopni, a nie 90. Wynika to z faktu, że dla obrotu o kąt 90 stopni wiązki o różnych energiach odchylane byłyby w różnym stopniu. Stosuje się również układ trzech magnesów tworzących slalom skrętów o 90 stopnie. Wszystko to zaś ma na celu skupienie wiązki wyjściowej. Dodatkowo, istnieje możliwość zastosowania filtrów energii odcinających niechciane pasma energetyczne. By sterować położeniem wiązki (skupianie w jednym punkcie, np. Na tarczy konwersji) stosuje się magnesy dipolowe (przesuwają wiązkę) lub kwadrupolowe (ogniskowanie w obu osiach). Głowica akceleratora Wyjściowa wiązka elektronów Niemal monoenergetyczna, elipsoidalna. Środek wiązki zmienia się z energią. Konieczność odczekania ~10s aż się ustabilizuje. Tarcza konwersji (jeśli potrzebujemy fotonów) Stosowana by uzyskać z wiązki promieniowanie X przez zderzenie z materiałem o wysokiej liczbie atomowej Z. Tarcze cienkie (większa przenikliwość kosztem małego stopnia konwersji i skażenia elektronami) lub grube (wysoka wydajność konwersji i niskie skażenie elektronami kosztem spadku mocy średniej - przenikliwości). Kolimator Określa ostateczny obszar naświetlania i minimalizuje promieniowanie uboczne. Możliwe jest zamontowanie dodatkowych osłon chroniących organy wrażliwe. Kolimator wielolistkowy dzięki listkom o rozmiarze ~1cm umożliwia bardzo dokładne ustawienie obszaru naświetlanego. Stosowane razem z kolimatorem wstępnym i głównym. Kształtowanie wiązek elektronowych (jeśli potrzebujemy elektronów) Początkowa szerokość wiązki to nie więcej niż 3mm. Do poszerzenia wiązki stosowane są folie rozpraszające (kosztem rozmycia!), zależnie od energii układ jednej lub dwóch folii. W przypadku układu podwójnego pierwsza, o wysokiej liczbie atomowej ma za zadanie poprawiać rozpraszanie, a druga o niskiej liczbie atomowej powstrzymuje promieniowanie hamowania (skażenie fotonami). Dodatkowe zastosowanie metody skaningowej pozwala na przemiatanie obszaru naświetlanego wiązką i lepszy dobór dawek. Układy towarzyszące Chłodzenie Zmiany temperatury powodują zmiany częstotliwości rezonansowych toru, a więc i jego rozstrojenie. By tego uniknąć stosuje się układy chłodzenia w celu utrzymania toru w stałej temperaturze. W tej roli najczęściej występuje układ wodny, najczęściej dwuobiegowy. Pompa próżniowa Pracuje bez przerwy, automatycznie regulowana. Najczęściej typu sorpcyjnego. 2

3 Służy utrzymaniu dobrych warunków pracy oraz pochłanianiu gazów wydzielanych na powierzchni miedzi. Struktury przyspieszające w akceleratorach liniowych (rodzaje, opis) Metody wysokich napięć (wysokie napięcie, które wykorzystywane jest do przyspieszania cząstek naładowanych) Generator Van der Graffa pas transmisyjny przenosił ładunek między izolowaną kulą, a uziemieniem powodując narastanie potencjału. Granicą jest próg przebicia ośrodka w jakim znajduje się kula standardowo używane było powietrze, które następnie zastąpiono mieszaninami gazów o lepszych właściwościach (izolacja i niepalność). Stosowane są po dziś dzień, w zmienionej formie (pelletron) dzięki temu, iż pozwala na wytwarzanie wiązki o stałym natężeniu i wysokiej energii. Powielacz napięć (generator kaskadowy Cockrofta-Waltona) przez zastosowanie układu diod i kondensatorów uzyskiwane jest wysokie napięcie. Zasada działania jest prosta przez przełączanie diod w kolejnych stopniach narasta na kondensatorach coraz większy potencjał. Metody wielkich częstotliwości (w stosunku do wysokich napięć, napięcie może tu być wykorzystane wielokrotnie do przyspieszenie cząstek wielokrotnie większa efektywność) Metoda Wideroe polega na akceleracji cząstek w torze, którego kolejne części mają potencjał przyciągający cząstkę. Ponieważ dla wysokich częstotliwości pojawiają się efekty mikrofalowe, koniecznie jest zastosowanie ekranowania i doboru modu rozchodzenia się fal przyspieszających. Tylko dla cięższych cząstek nie nadaje się do przyspieszania elektronów. Metoda Alvareza podobna do metody Wideroe, ale tor skonstruowany jest z zespołu rezonatorów mikrofalowych. Przyspieszanie następuje we wnękach rezonatorów. Możliwość przesunięcia w fazie tak by przyspieszała nie co 4, a co 3 wnęka (o 120 stopni). Nie zdatna do przyspieszania elektronów. Metoda kwadrupoli wysokich częstotliwości RFQ (Radio frequency quadrupole), poza funkcją przyspieszająca posiada również własność ogniskowania strumienia. Tor zbudowany jest z czterech prowadnic o specjalnie przygotowanych kształtach dzięki czemu występują wzdłużne zmiany gradientu pola zapewniające przyspieszanie i skupianie cząstek. Dodatkowo w przeciwieństwie do wcześniej omawianych struktur Wideroe i Alvareza w strukturze RFQ przyspieszenie występuje na całym odcinku linii skuteczność struktury to prawie 100%. Struktura z falą bieżącą (opisać i wyjaśnić zasadę działania, zastosowania) Do początkowej lub środowej części falowodu doprowadzane jest źródło mikrofal w postaci magnetronu lub klistronu. Do zakończenia zaś podłączone jest obciążenie falowe (zazwyczaj wodne) mające za zadanie pochłonąć nadmiar mocy rozchodzącej się fali przyspieszającej. Z racji na to obciążenie rozchodzące się mikrofale nie odbijają się od końców struktury dając wewnątrz niej falę bieżącą. Ponieważ prędkość fazowa rozchodzącej się fali jest większa od prędkości światła (a więc i cząstki przyspieszanej) konieczne jest zastosowanie przesłon spowalniających falę na tyle, by uzyskać synchronizację przyspieszanych elektronów z falą. Zastosowanie kolimatora wielolistkowego (gdzie? w jakim celu?) Kolimator wielolistkowy stosowany jest dla lepszego dopasowania obszaru naświetlania do naszych potrzeb. Umieszczany się go jako trzeci lub w miejsce górnej/dolnej pary szczęk. Ma 3

4 postać cienkich listków poruszanych niezależnie, co umożliwia uzyskanie niemalże dowolnego kształtu. Nie są sobie równe im bliżej środka, tym ich szerokość jest mniejsza dla dodatkowego zwiększenia precyzji, ich półcienie zaś są takie same w całym zakresie ich ruchu. Dzięki dopasowaniu do rozbieżności wiązki przecieki promieniowania są minimalizowane. Możliwa jest również terapia dynamiczna z regulowanym indywidualnie dla każdego listka czasem ekspozycji. Różnice między akceleratorem liniowym i kołowym (zastosowania, uzasadnienie, wady, zalety, problemy technologiczne) Cyklotron (budowa, ograniczenia fizyczne i technologiczne sposoby radzenia sobie z nimi) Jest to akcelerator kołowy zbudowany z dwóch półkolistych elektrod tworzące elektromagnes, do których przykładany jest przebieg wysokich częstotliwości. Do przyspieszania cząstek dochodzi podczas ich przejścia przez szczelinę między elektrodami, gdzie panuje zmienne pole elektryczne. Przyspieszane cząstki poruszają się po coraz większych orbitach aż do osiągnięcia odpowiedniej energii. Ruch cząstek zsynchronizowany w zakresie częstotliwości Mhz. = qb Relatywistyczny przyrost masy ogranicza nam m maksymalną do uzyskania energię. Z fizycznego punktu widzenia w takiej wersji cyklotronu nie jest możliwe uzyskanie prędkości bliskich prędkości światła. Istnieje jednak modyfikacja nazywana cyklotronem asynchronicznym, gdzie ten problem został pokonany. Każdy kolejny obieg cząstki przyspieszonej trwa tyle samo czasu (zachowany jest wciąż ten sam stosunek masy cząstki i natężenia pola). Taki stan rzeczy uzyskuje się dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu pola magnetycznego zakrzywiającego tor cząstek (nacięcie rdzenia elektromagnesu). Dzięki temu możliwe są do uzyskania znacznie większe energie. Inną możliwą modyfikacją jest synchrocyklotron (fazotron) o zmiennej częstotliwości w czasie. Modyfikacja ta pociąga jednak za sobą konieczność zastosowania skomplikowanego systemu zasilania. Betatron (zastosowania, zasada działania, czemu został wycofany z użycia?) Akcelerator wykorzystujący efekt indukcyjny przyspieszenie następuje w wyniku działania wirowego pola elektrycznego indukowanego przez zmienny strumień pola magnetycznego. (Narastająca składowa pola H indukuje statyczne wirowe pole E) Pole magnetyczne generowane jest przebiegiem sinusoidalnie zmiennym o częstotliwości sieciowej. Ponieważ wykorzystywane jest tylko jedno ze zboczy (narastające chociażby) możliwe jest wykorzystanie tylko napięć dodatnich. Mimo, że gradient energii jest niewielki (kilkakilkanaście kev na obieg) betatron pozwala na uzyskanie bardzo dużych energii. Elektron przyspieszany jest na stałej orbicie i wykonuje milion obiegów w czasie 1/200 sekundy. Dodatkowy impuls kieruje przyspieszony elektron do wyjścia ze struktury na tarczę, gdzie przez efekt promieniowania hamowania powstają wysokoenergetyczne fotony. Mimo energii idealnie nadających się do zastosowań medycznych oraz bardzo niewielkiej wielkości plamki (mniej niż 1mm) zostały wycofane z produkcji zbyt małe dawki, nieporęczne i trudne w manewrowaniu, a także technologicznie ograniczona energia maksymalna (nie opłacało się już dalej zwiększać energii betatronów wiązało się to z coraz większymi magnesami, a te były trudne w produkcji, tym bardziej masowej; ostatecznie wyparty przez synchrotron). Używany jako źródło przyspieszonych elektronów oraz promieniowania X/Gamma. Mikrotron (zasada działania, czym różni się od cyklotronu? dlaczego możemy przyspieszać elektrony nie martwiąc się o efekty relatywistyczne?) Akcelerator kołowy podobny do cyklotronu, różnica polega na tym, że są dodatkowe elektrody 4

5 przyspieszające polem elektrycznym. Pole magnetyczne ukształtowane jest tak by zakrzywiać tor elektronu by ten za każdym razem powracał między elektrody bez względu na swoją prędkość. Jakiego rodzaju akceleratory stosuje się w akceleratorach biomedycznych? Do terapii stosowane są przede wszystkim liniowe akceleratory wysokich częstotliwości. Terapeutyczne zastosowanie elektronów (cechy, rozkład głębokościowy) Radioterapię można prowadzić wykorzystując bezpośrednio wiązki elektronów. W zakresie nie wielkich energii 5-10MeV wiązki te charakteryzuje ostro zarysowane maksimum i szybki spadek dawki głębokościowej. Przy większych energiach charakterystyka głębokościowa upodabnia się bardziej do analogicznych przebiegów dla wiązek fotonowych % wszystkich pacjentów leczonych jest przy udziale wiązek elektronowych, zarówno samodzielnych jak i stosowanych w kombinacji z wiązkami fotonowymi. Od 4-5 MeV do 20-25MeV. 5

6 Terapeutyczne zastosowanie protonów (cechy, rozkład głębokościowy) Głównie oddziaływają z jądrami atomowymi, a skok energii deponowanej leży głęboko. Pozwala to na dokładne wycelowanie wiązki i określenie głębokości na której największy depozyt energii zostanie przekazany tkance. Dzięki temu minimalizowane są uszkodzenia zdrowych komórek. Stosując zaś frakcjonowanie możliwe jest dalsze zmniejszanie strat. Problem stanowi zapotrzebowanie na wysokoenergetyczne akceleratory osiągające nawet 200 MeV. Drugą kwestią jest kosztowność terapii zarówno wdrożenia systemu, jak i jego stosowania. Terapeutyczne zastosowanie fotonów (promieniowania X) (cechy, rozkład głębokościowy) Maksymalna energia ograniczona do 20-25MeV. Przy wyższych energiach zaobserwowano znaczny wzrost generacji szkodliwych neutronów, zarówno w ciele pacjenta jak i w samym pomieszczeniu terapeutycznym. Minimalne energie stosowane w tego rodzaju terapii są rzędu keV, służą do leczenia zmian powierzchniowych. 6

7 Terapeutyczne zastosowanie ciężkich jonów (cechy, rozkład głębokościowy) Mają podobny rozkład transferu energii, jak protony, ale pik Bragga jest jeszcze węższy daje to możliwość bardzo precyzyjnego dobierania głębokości niszczenia tkanek. Dodatkowo, wiązka jonowa jest węższa niż protonów jeszcze lepsza dokładność naświetlań. Przykładowo przyspiesza się jony węgla, energie MeV. Zastosowanie jonów węgla niesie za sobą jeszcze inną korzyść jako skutek uboczny w ciele pacjenta uzyskuje się atomy węgla C-11, co pozwala na wykonanie tomografii pozytonowej i na bieżąco monitorować przebieg terapii. Terapeutyczne zastosowanie neutronów (cechy, rozkład głębokościowy) Neutrony nie są cząstkami naładowanymi, przez co są pewne problemy z ich akceleracją pozostaje tylko otrzymywanie ich z już przyspieszonych cząstek. Uzyskuje się z bombardowania trytu protonami. Neutrony mają znaczne działanie biologiczne, więc jeszcze intensywniej pozwalają zwalczać zrakowacenia. Szczególnie interesująca jest terapia borowoneutronowa polegająca na bombardowaniu wprowadzonych do organizmu związków boru w celu uzyskania krótkozasięgowych cząstek alfa i jonów litu, które niszczę niemalże tylko cel terapii. Wiązka synchrotronowa (wytwarzanie, wady, zalety, zastosowania) Promieniowanie synchrotronowe charakteryzuje się: wysoką jasnością i intensywnością, wiele rzędów wielkości większą niż w przypadku konwencjonalnych lamp rentgenowskich, wysoką kolimacją wiązki, niewielkim przekrojem źródła światła i małym kątem przestrzennym, wytwarzaniem fotonów o szerokim zakresie energii, od kilku do kliku kev, wysokim stopniem polaryzacji (liniowej lub eliptycznej), emisją w bardzo niewielkich przedziałach czasu (rzędu nanosekundy lub poniżej, czyli miliardowe części sekundy). Elektrony są przyspieszane na kilku etapach, aby móc osiągnąć końcową energię rzędu GeV. Elektrony znajdują się wewnątrz pierścienia z próżnią i poruszają się po zamkniętym obwodzie, przez to okrążając pierścień ogromną liczbę razy. Tor ruchu elektronów po obwodzie jest wymuszony przez potężne pola elektromagnetyczne. Elektromagnetyzm służy skupianiu wiązki ładunków, których jednoimienność powoduje wzajemne odpychanie (zgodnie z prawem Coulomba). Zmiana kierunku jest formą przyspieszenia i stąd elektrony emitują promieniowanie o energii rzędu GeV. Występuje tu podobieństwo do radionadajników, lecz z tą różnicą, że takie przyspieszenie zmienia obserwowaną częstotliwość zgodnie z efektem Dopplera. Kolejnym znaczącym efektem relatywistycznym jest to, że wzór promieniowania także odbiega od izotropowego wzoru dipola oczekiwanego z nierelatywistycznej teorii, dając skrajnie skierowany do przodu stożek promieniowania. To sprawia, że promieniowanie synchrotronowe jest jednym z najjaśniejszych źródeł promieniowania X. Wytwarzanie izotopów medycznych (jak i czym? jakie to izotopy?) Izotopy medyczne wytwarza się aktualnie w reaktorach jądrowych lub w akceleratorach. Reaktory jądrowe służą wyłącznie do produkcji izotopów z nadmiarem neutronów, wskutek tego, a także z uwagi na scentralizowany sposób produkcji, wachlarz radioizotopów reaktorowych jest stosunkowo niewielki i obejmuje przede wszystkim radioizotopy o okresie półtrwania rzędu dni lub tygodni(lub dłuższych). Zaletą jest możliwość wytwarzania w dużych ilościach, a przez co - niskie koszty. Stabilne pierwiastki poddaje się naświetlaniu 7

8 strumieniem neutronów, z których część ulega zatrzymaniu w jądrach pierwiastka naświetlanego. Akceleratory cząstek produkcja radioizotopów medycznych jest obecnie domeną przede wszystkim cyklotronów izochronicznych. Z użytkowego punktu widzenia można je podzielić na dwie grupy. Cyklotrony komercyjne, czyli urządzenia eksploatowane przez firmy produkujące radioizotopy i radiofarmaceutyki. Drugą grupę stanowią cyklotrony medyczne, zainstalowane głównie w szpitalach i instytutach medycznych, które umożliwiają produkcję radioizotopów i radiofarmaceutyków. Konieczność instalowania tych urządzeń w placówkach medycznych wynika z wymagania, aby w medycynie nuklearnej stosować izotopy o możliwie krótkim czasie połowicznego rozpadu. Cyklotrony mogą wytwarzać wszystkie rodzaje izotopów medycznych. Przyspieszanymi w cyklotronie cząstkami bombarduje się jądra "tarczy" pierwiastka macierzystego, z którego powstaje żądany radioizotop. Izotopy medyczne mogą być również wytwarzane przez średnie i duże akceleratory badawcze różnych typów, znajdujące się przede wszystkim w ośrodkach naukowych. Jak się mierzy dawkę promieniowania w akceleratorach biomedycznych? Pomiary wykonuje się w fantomach wodnych lub o specjalnych mieszankach. Cylindryczna komora jonizacyjna w wyniku absorpcji fotonów w naparstku komory, we wnęce komory powstaje ładunek elektryczny. Komora skalibrowana służy do pomiaru w fantomie dawki absolutnej wiązek fotonów oraz elektronów o energii powyżej 10MeV. Płaska komora jonizacyjna Służy do pomiaru w fantomie dawki absolutnej wiązek elektronów. Diody Krzemowe półprzewodnik, w którym w wyniku współoddziaływania z promieniowaniem jonizującym powstają nośniki ładunku elektrycznego. Ich liczba jest proporcjonalna do energii pochłoniętej dawki, przemieszając się w diodzie powodują powstanie różnicy potencjałów, która jest rejestrowana przez układ elektroniczny. Użyteczne do pomiaru dawki in vivo oraz do pomiarów rozkładu dawki względnej w fantomie. MOSFET miniaturowy detektor półprzewodnikowy, pomiary in vivo. Na okładki detektora podawane jest napięcie progowe 20V. Pochłonięta energia zmienia wartość różnicy napięć, 1cGy powoduje zmianę o 1mV lub 3mV. Detektor mosfet może więc skumulować dawkę promieniowania odpowiednio 200Gy lub 70Gy po czym staje się bezużyteczny. Jakich energii używa się podczas terapii promieniowaniem X, protonami, elektronami? (czemu nie mniej? czemu nie więcej?) Dawki maksymalne i minimalne w terapii. Jak ma się dawna podawana pacjentowi do dawki śmiertelnej? Obrazowanie medyczne wykorzystywane w terapii (symulator i obrazowanie portalowe) Zdjęcia portalowe pozwalają wizualizować i określić ilościowo pozycję anatomicznych 8

9 struktur w polu napromieniania podczas radioterapii. Obraz portalowy powstaje w wyniku naświetlenia struktury znajdującej się pod pacjentem tymi samymi promieniami, jakimi chcemy naświetlać guz. W przeszłości tą strukturą była kaseta radioterapeutyczna w której znajdowała się klisza, na której powstawał obraz. Klisze te charakteryzowały się bardzo dobrym kontrastem oraz jakością obrazu, które są wzorem dla dzisiejszych systemów obrazowania. Bardzo istotną wadą tego typu obrazowania był brak możliwości dynamicznego korygowania pozycji pacjenta, kliszę trzeba było najpierw wywołać, co zajmowało kilka minut. Wady te zaowocowały dynamicznym rozwojem EPID electronic portal imaging display, które umożliwia obrazowanie dynamiczne w formie cyfrowej. Rozwinięto zarówno optyczne jak i innego rodzaju technologie wytwarzania obrazu cyfrowego. Jedną z technologii otrzymywania takiego obrazu jest umieszczenie pod pacjentem scyntylatora, który świeci pod wpływem padającego promieniowania X, a sygnał świetlny pada na lustro i zestaw soczewek, a następnie odbierany jest przez kamerę. Jest to najbardziej popularny system, stosowany aktualnie w większości urządzeń. Obrazowanie portalowe można podzielić na dwie części: Obrazowanie lokalizacyjne obraz portalowy tworzony jest przy pomocy niewielkiej dawki przed napromieniowaniem guza aby zweryfikować położenie pacjenta, Obrazowanie weryfikacyjne Wykonywane w trakcie samego naświetlania, tworzy dokumentacje przebiegu procesu naświetlania(jego skuteczności) oraz umożliwia korekcję położenia pacjenta w czasie samego zabiegu. Symulator radioterapeutyczny pozwala na zweryfikowanie planu leczenia przez podanie pacjentowi nieszkodliwej dawki promieniowania o charakterystyce podobnej do później stosowanego w leczeniu. IGRT (co to jest, zasada działania, jak może być realizowany, zastosowanie) Image guided Radiotherapy. Jest to proces częstego dwu i trójwymiarowego obrazowania w trakcie radioterapii, stosowanego w celu dokładnego wycelowania wiązki promieniowania w nowotwór. Komórki nowotworowe mogą przesuwać się pomiędzy kolejnymi etapami naświetlania, a na ich położenie mogą także wpływać chwilowe wypełnienia organów czy ruch związany z oddychaniem. IGRT 4D rozwiązanie w którym głowica akceleratora znajduje się na pierścieniu, co pozwala nie tylko na obrót dookoła pacjenta, ale także pochylanie i naświetlanie tkanki pod różnym kątem. IGRT po polsku radioterapia wspomagana technikami obrazowymi. Obrazowanie w trakcie terapii może być realizowane np. za pomocą tomografii komputerowej, rezonansu magnetycznego lub tomografii PET. Teoretycznie czym szybsze urządzenie tym lepsze, gdyż pozwala na jak najszybsze dostosowanie się wiązki do położenia guza. IMRT (co to jest, zasada działania, jak może być realizowane, zastosowanie) Naświetlanie z intensywną modulacją dawki. Polega na zmianie intensywności wiązki padającej na poszczególne części guza, w zależności od jego kształtu. Można zrealizować na dwa sposoby: 9

10 MLC Multi leaf collimator listki kolimatora przesuwają się podczas naświetlania. Mogą to wykonywać metodą step and shoot, przesunięcie listka odbywa się w czasie gdy nie następuje naświetlanie(przesunięcie naświetlenie przesunięcie naświetlenie) lub metodą ciągłą(dynamic IMRT), w której obszar naświetlany jest przez cały czas pod jednym kątem i w trakcie tego procesu listy odpowiednio się przesuwają i modyfikują kształt wiązki. Może też się to odbywać poprzez płynną zmianę zarówno kąta głowicy jak i ułożenia listków(imat Inensity modulated arc therapy) Filtr kompensacyjny specjalnie odlana forma, która wkłada się pomiędzy pacjenta a wiązkę promieniowania. Dużą wadą jest to, że dla każdego pacjenta i każdego kąta padania wiązki trzeba mieć osobny filtr Przemysłowe zastosowanie akceleratorów (czego wymagamy od akceleratora?) Sterylizacja sterylizacja radiacyjna sprzętu i materiałów medycznych jest prowadzona w celu zabicia drobnoustrojów i ich form przetrwalnikowych. Proces wykorzystuje silne właściwości bakteriobójcze promieniowania jonizującego, polegające głównie na nieodwracalnym uszkadzaniu błon komórkowych oraz zakłócaniu procesu replikacji. Czynnikiem sterylizującym mogą być przyspieszone elektrony lub promieniowanie gamma. Oba źródła energii charakteryzują się wysoką efektywnościa wyjaławiania. Sterylizacja radiacyjna nie wywołuje radioaktywności w napromieniowanym produkcie. Jej zalety to: szybkość i prostota, możliwość stosowania szczelnych opakowań, nieobecność zanieczyszczeń po sterylizacji. Obróbki radiacyjne Poliolefiny napromieniowane wysokoenergetycznymi elektronami ulegają sieciowaniu. Proces ten może być wykorzystany do produkcji materiałów termokurczliwych. Za pomocą wiązki elektronów można modyfikować czas życia nośników mniejszościowych w półprzewodnikach. Napromienianie żywności wiązka elektronowa max. 10MeV, fotonowa max.5mev. Zapobiega psuciu się żywności poprzez eliminację bakterii, pleśni, grzybów i pasożytów powodujących jej rozkład. Eliminuje drobnoustroje chorobotwórcze. Przedłuża okres składowania świeżych owoców i warzyw poprzez hamowanie naturalnych procesów biologicznych. Eliminuje konieczność stosowania środków konserwujących. Są też wady: przede wszystkim niszczenie wartości odżywczych(witamin, kwasów tłuszczowych nienasyconych). Ochrona środowiska usuwanie SO2 i NOx z gazów odlotowych przy użyciu wiązki elektronów. Cząsteczki gazu są wzbudzane, SO2 i NOx są utleniane i reagują z parą wodną tworząc kwasy, które neutralizuje się amoniakiem. Otrzymany produkt stały jest handlowym nawozem sztucznym. Ochrona granic Prześwietlanie transportów promieniami X(radiografia X). Wykrywanie niebezpiecznych materiałów. 10