Vakum, tıbbi hızlandırıcılarla nasıl ilişkilidir? Radyasyon tedavisini mümkün kılmak

27 Ocak 2023 | 4 DAKİKA OKUYUN

Medikal hızlandırıcılar için vakum sistemleri

Sürüş yaptığınız arabadan yediğiniz yiyeceklere kadar vakum teknolojisi, günlük yaşamın birçok alanında rol oynamaktadır. Vakum teknolojisinin giderek daha fazla dahil olduğu önemli bir alan, özellikle kanser tedavileri olmak üzere tıbbi bakımdır.

Çoğu durumda, çeşitli tıbbi ekipman parçalarının üretim sürecinde kullanıldığı için vakum teknolojisi dolaylı olarak kullanılır. Ancak radyoterapi durumunda vakum doğrudan bir rol oynar; radyoterapiyi mümkün kılan tıbbi hızlandırıcıların işlevinin önemli bir parçasıdır.

Radyasyon tedavisi nedir?

Radyasyon terapisi, kanser hücrelerini öldürmek için yoğun enerji ışınları kullanan bir kanser tedavisi türüdür. Bu genellikle röntgen kullanılarak yapılır, ancak protonlar ve nötronlar gibi diğer enerji türleri de kullanılabilir. Bu enerji genellikle gövdenin dışındaki bir makine tarafından üretilen bir ışın şeklinde iletilir. Bu noktada, bu ışını ürettiği için bir tıbbi hızlandırıcı kullanılır.

Yüksek enerjili ışın daha sonra gövdedeki belirli bir noktaya odaklanır. Radyasyon terapisi, hücrenin içindeki genetik materyali yok ederek hücrelere zarar verir. Hem sağlıklı hem de kanserli hücreler bu genetik materyali içerdiğinden, radyasyon tedavisi sırasında her ikisi de hasar görür. Bu nedenle amaç, sağlıklı hücreleri korurken mümkün olduğunca çok kanser hücresini yok etmektir.

Tıbbi hızlandırıcılar ve enerji ışınlarının türleri

Radyoterapi için gereken enerjiyi üretmek için kullanılan tıbbi hızlandırıcının tasarımı, mümkün olduğunca çok sağlıklı hücrenin korunmasında önemli bir rol oynar. Işını odaklayabilme ve enerjisini kontrol edebilme becerisi, kanser hücrelerini hedeflemenin önemli bir parçasıdır.

Bir diğer önemli faktör de kullanılan ışın türüdür. Daha önce de belirtildiği gibi, en yaygın olarak kullanılan hüzme türü X-ray'dir ancak diğer hüzme türleri de giderek daha popüler hale gelmektedir.

Bir örnek, X-ışını yerine proton ışınlarının kullanıldığı proton terapisinin kullanımıdır.

Protonların hızlanması için biraz enerji gerektiğinden, proton terapisi için kullanılan tıbbi hızlandırıcılar genellikle diğer tıbbi hızlandırıcılardan daha büyüktür. Bunlar genellikle fotonlar veya elektronlar gibi daha hafif parçacıklardan oluşan ışınları iletmek için kullanılan doğrusal hızlandırıcılardan ziyade siklotron tarzı tasarımlardır.

Proton ışını kullanmanın temel avantajı, protonların vücutta belirli bir mesafeden daha fazla radyasyon iletmemesidir. Bunun nedeni, protonların vücuda enerjilerine bağlı olarak sadece belirli bir mesafeden nüfuz etmesidir. Bu ilişki, doktorların proton ışınlarının enerjilerini nereye ilettiğini daha iyi kontrol etmelerini sağlar; bu nedenle daha az sağlıklı dokuya zarar verir.

Kullanılabilecek bir diğer ışın türü, Boron Nötron Yakalama Tedavisi adı verilen bir işlemde nötron ışınıdır. Bu radyasyon tedavisi türü, aynı zamanda boron-10 içeren bir tümör arayan ilaç gerektirdiğinden biraz farklıdır. Hasta düşük enerjili nötron ışınlarına maruz kaldığında, nötronların çoğu boron-10 tarafından emilir.

Bu emilim, kısa mesafeli, yüksek enerji yüklü partiküller yayan bir reaksiyon oluşturur. Bu partiküller daha sonra kanserli tümör hücrelerinden oluşan çevre dokuyu yok eder. Bu teknik çevredeki sağlıklı dokuda minimum hasara neden olur. Radyoterapinin bu yeni yolları, sağlıklı dokuyu korurken kanser hücrelerini yok etme konusunda tıbbi toplumun giderek daha iyi hale geldiğini göstermektedir.

Radyasyon tedavisinde vakum nasıl kullanılır?

Vakum teknolojisi, çalışmaları için yüksek vakum altında olmaları gerektiğinden tıbbi hızlandırıcıların temel bir bileşenidir. Önceki bir blogda tartışıldığı gibi, yüksek vakum koşulları ışın-gaz etkileşimlerini sınırlar. Bu da yukarıdaki örneklerde protonlar ve nötronlar gibi partiküllerin vakumdaki ortalamasız yolunu artırmak olarak da adlandırılabilir.

Bir proton veya nötron ışını atmosferik basınçta oluşturulmuşsa, hava molekülleri tarafından kesilmeden önce sadece birkaç nanometre hareket ederdi. Ancak basınç 10 ^-5 mbar veya altına düştüğünde protonlar ve nötronlar çok daha uzun mesafeler kat edebilir. Bu, ışınların radyoterapi için gerekli enerji seviyelerine hızlanmasına olanak tanır, burada ışın hızlandırıcı boyunca hareket edebilir ve hasta üzerinde hassas bir yere yönlendirilebilir.

Medikal hızlandırıcı sistemleri için gereken tipik pompalar şunlardır:

kaba işleme pompaları, yağ kontaminasyonu olasılığını azaltmak için genellikle kuru
ve turbomoleküler pompalar, basıncı gerekli seviyelere indirmek için gereklidir. Bazı durumlarda, hızlandırıcılardan yayılan radyasyon seviyelerine bağlı olarak, uzak elektroniklere sahip pompalar gereklidir.