Işın Üretimi: Radyoterapi: Megavoltaj Hızlandırıcılar

Radyoterapide derin yerleşimli tümörlerin tedavisinde konvansiyonel düşük enerjili X-ışınlarının yetersiz kalması ve sağlıklı dokulara zarar vermesi nedeniyle yüksek giricilik özelliğine sahip megavoltaj lineer hızlandırıcılar (LINAC) geliştirilmiştir. Lineer hızlandırıcılar, elektron gibi yüklü parçacıkları yüksek frekanslı (~3.000 MHz) elektromanyetik dalgalar yardımıyla havası boşaltılmış bir tüp boyunca hızlandırarak yüksek enerjili X-ışını ve elektron demetleri üreten cihazlardır. Cihazın temel mekanizmasında güç kaynağı modülatöre akım sağlar; modülatör ise elektron tabancası ile magnetron veya klystron gibi RF güç kaynaklarını eş zamanlı uyarır. Elektron tabancasından enjekte edilen elektronlar hızlandırıcı tüpte ışık hızına yaklaştırılır ve 270 derecelik saptırıcı magnet ile çıkış pencerelerine yönlendirilir. Derin yerleşimli tümörler için foton modu seçildiğinde yüksek enerjili elektronlar tungsten hedefe çarptırılarak megavoltaj frenleme X-ışınlarına dönüştürülür ve heterojen doz profili koni şeklindeki düzleştirici filtreyle (FF) homojenleştirilir. Yüzeyel tümörler için ise elektron modunda demet doğrudan saçıcı filtreye (foil) çarptırılarak genişletilir. Çok yapraklı kolimatörler (MLC) ve gelişmiş iyon odası kontrol sistemleri sayesinde radyasyon demetinin dozu, simetrisi ve şekli tümörün geometrisine göre ayarlanarak çevre dokular maksimum düzeyde korunur.

Linear accelerators (LINAC) with high penetrability were developed because conventional low-energy X-rays are insufficient for treating deep-seated tumors and cause damage to surrounding healthy tissues in radiotherapy. Linear accelerators are advanced devices that accelerate charged particles like electrons along an evacuated copper tube using high-frequency (~3,000 MHz) electromagnetic waves to produce high-energy X-ray and electron beams. In the core mechanism, the power supply provides current to the modulator, which simultaneously stimulates the electron gun and RF power sources such as magnetrons or klystrons. Electrons injected from the electron gun are accelerated close to the speed of light in the accelerator tube and directed to output windows via a 270-degree bending magnet. For deep tumors, when the photon mode is selected, high-energy electrons strike a tungsten target to generate megavoltage bremsstrahlung X-rays, and the heterogeneous dose profile is flattened using a cone-shaped flattening filter (FF). For superficial tumors, in electron mode, the beam strikes a scattering foil directly to expand. Thanks to multileaf collimators (MLC) and advanced ion chamber control systems, the dose, symmetry, and shape of the radiation beam are adjusted precisely according to tumor geometry, maximizing healthy tissue sparing.