Egyéb részecske gyorsítók

   Tankönyv Fizikusoknak  »  Képalkotás szerepe a sugárterápiában  »  Teleterápiás besugárzókészülékek  »  Egyéb részecske gyorsítók

A következőkben néhány egyéb berendezést is ismertetünk. Ezeket összességükben is csak a betegek néhány százalékánál alkalmazzák. Nem foglalkozunk olyan berendezésekkel, amiknek ma már gyakorlatilag nincs jelentősége (pl. betatron), vagy nem várható, hogy jelentősége lesz.

Cyberknife (Accuray Inc., Sunnyvale, California engedélyével)

Mikroton elvi működése

 
Cyberknife. Gyakorlatilag egy lineáris gyorsító és egy robotkar összeépítése, amit megfelelő képalkotó eszközök támogatnak. A lineáris gyorsítókhoz képest megduplázott frekvencia a rezonátor üregek és a gyorsító cső méretcsökkenését eredményezik.
Mikroton. A Mikroton olyan körkörös gyorsító, amely egyetlen rezonátor üreget tartalmaz, az ezen áthaladt elektronokat homogén mágneses térrel körpályára kényszerítve ismételten áthaladnak a gyorsító rezonátor üregen. Az elektronok sebességének növekedésével a körpálya sugara egyre nő, és megfelelő energia esetén az elektronnyalábot kicsatolva a terápiás eszközhöz vezetjük, ahol a megfelelő energiákon akár mint elektron-nyaláb, akár ütköztetve fékezési sugárzásként használhatjuk. Továbbfejlesztett változata több egymáshoz kapcsolt üreget tartalmaz (race track Microton), működési elve egyébként változatlan. Jelentőségét azzal lehet legjobban jellemezni, hogy amíg évente kb. 500 új lineáris gyorsítót állítanak üzembe, addig évi 1-2 Mikrotont gyártanak.

Tomoterápiás berendezés (Accuray, Inc., Sunnyvale, California engedélyével) és bináris MLC

Kínai gammakés

 
Tomoterápia. Működési elve azonos a spirál-CT-vel, a sugárforrás alacsony energiájú lineáris gyorsító. Ezt bináris MLC egészíti ki.
Gammakés. Különböző számú Co-60 sugárforrást tartalmaz, amelyeknek nyalábjai kollimálva egy pontra irányultak (Leksell) vagy csak néhány, egy íven elhelyezkedő ceruzanyalábot alakítanak ki, de az ívet egy tengely mentén mozgatják (kínai megoldás). Mindkét megoldás kis térfogat pontos besugárzására alkalmas.
Ciklotron. A körkörös gyorsítók közül az orvosi gyakorlatban legnagyobb szerepe a ciklotronoknak van. Szerepük kettős: egyrészt rövid felezésű izotópok termelésére használják (ezeknek a nukleáris medicinában, a pozitron emissziós tomográfiában, PET van fontos szerepe), másrészt a sugárterápiában is felhasználható: proton és neutron terápiára. Az utóbbiakat nehéz ionizált részecskéket (proton, deutérium, ) gyorsítva magreakciókkal állítják elő.
A berendezés két független félkör alakú mágnesből áll, ezek közé kapcsolják a nagyfrekvenciás teret. A berendezés közepén elhelyezett ion-forrásból injektált részecskéket a nagyfrekvenciás tér kizárólag a két mágnes-pofa között gyorsítja, a mágneses tér pedig körpályára kényszeríti. A résbe visszaérve ismét gyorsítás következik, és így tovább. Tekintettel arra, hogy a részecskék sebessége egyre nő, a körpálya is mindig nagyobb lesz, majd megfelelő sebesség (energia) esetén kicsatolják. Ha neutronokat akarunk előállítani, akkor például az általában 15-50 MeV energiára gyorsított deuteronokat ütköztetjük valamilyen alacsony rendszámú céltárgyra, pl. berilliumra. A magreakció során keletkezett neutronok energia spektrumának csúcsa a bombázó deuteron energiájától függően kb. 6-20 MeV között lesz. A nyaláb mélydózis görbéje nagyon hasonlít a kobaltágyúéhoz. A neutronoknak sugárbiológiai szempontból egyetlen előnyük, hogy gyakorlatilag nincs oxigén effektus (ld. a sugárbiológiával foglalkozó fejezetet).
A monoenergetikus töltött részecskék mélydózis görbéje igen attraktívnak tűnik: a felszín közelében a maximális értéknek alig egynegyed része, és csupán (az energiától függően) nagyobb mélységben kezd hirtelen emelkedni (Bragg csúcs), majd hirtelen nullára esik. A baj ott van, hogy a Bragg-csúcs félérték szélessége 2-3 cm, tehát lényegesen kevesebb, mint amekkora általában a klinikai gyakorlatban besugárzandó terület lineáris mérete. Így tehát az emberi testszövetet szűrővel helyettesítve, és ezzel a Bragg csúcsot „felhúzva” több nyalábot kell szuperponálni, és ezzel a felszínen a kis dózisból származó előnyöket akár teljesen el is veszíthetjük.