Chân không có liên quan đến chất tăng tốc y tế như thế nào? Tạo điều kiện cho liệu pháp xạ trị

Thiết kế của chất tăng tốc y tế được sử dụng để tạo ra năng lượng cần thiết cho liệu pháp xạ trị là một phần quan trọng trong việc bảo quản càng nhiều tế bào khỏe mạnh càng tốt. Khả năng tập trung chùm tia và kiểm soát năng lượng của nó là cả hai phần quan trọng trong việc nhắm mục tiêu các tế bào ung thư.

Một yếu tố quan trọng khác là loại chùm tia được sử dụng. Như đã đề cập trước đó, tia X được sử dụng phổ biến nhất, nhưng các loại chùm tia khác đang ngày càng phổ biến.

Một ví dụ là việc sử dụng liệu pháp proton, trong đó chùm tia proton được sử dụng thay vì tia X.

Bởi vì proton cần một chút năng lượng để tăng tốc, nên các chất tăng tốc y tế được sử dụng cho liệu pháp proton thường lớn hơn các chất tăng tốc y tế khác. Chúng thường là các thiết kế kiểu cyclotron thay vì các máy gia tốc tuyến tính được sử dụng để cung cấp các chùm tia bao gồm các hạt nhẹ hơn, chẳng hạn như photon hoặc electron.

Ưu điểm chính của việc sử dụng chùm proton là các proton không cung cấp bức xạ vượt quá khoảng cách cụ thể trong cơ thể. Điều này là do các proton chỉ thâm nhập vào cơ thể một khoảng cách nhất định, phụ thuộc vào năng lượng của chúng. Mối quan hệ này cho phép bác sĩ kiểm soát tốt hơn nơi các chùm proton cung cấp năng lượng; do đó, nó gây tổn thương mô ít khỏe mạnh hơn.

Một loại chùm tia khác có thể được sử dụng là chùm neutron trong một quá trình được gọi là Liệu pháp thu thập neutron boron. Loại bức xạ trị liệu này khác một chút, vì nó cũng yêu cầu một loại thuốc tìm khối u có chứa boron-10. Khi bệnh nhân tiếp xúc với chùm neutron năng lượng thấp, nhiều neutron được hấp thụ bởi boron-10.

Sự hấp thụ này tạo ra phản ứng phát ra các hạt có điện tích năng lượng cao tầm ngắn. Sau đó, các hạt này phá hủy mô xung quanh, bao gồm các tế bào khối u. Kỹ thuật này gây tổn thương tối thiểu cho mô khỏe mạnh xung quanh. Những phương pháp điều trị bằng bức xạ mới này cho thấy cộng đồng y tế đang ngày càng tốt hơn trong việc tiêu diệt các tế bào ung thư trong khi vẫn duy trì mô khỏe mạnh. 

Công nghệ chân không là một thành phần thiết yếu của máy tăng tốc y tế, vì chúng cần phải ở trong chân không cao để hoạt động. Như đã thảo luận trong một blog trước đó, điều kiện chân không cao hạn chế tương tác chùm tia-khí, điều này cũng có thể được gọi là tăng đường dẫn không trung bình của các hạt trong chân không, chẳng hạn như proton và neutron trong các ví dụ trên.

Nếu một chùm proton hoặc neutron được tạo ra ở áp suất khí quyển, nó sẽ chỉ di chuyển một nanomet trước khi bị gián đoạn bởi các phân tử không khí. Tuy nhiên, khi áp suất giảm xuống 10 ^-5 mbar hoặc thấp hơn, các proton và neutron có thể di chuyển khoảng cách dài hơn nhiều. Điều này cho phép chùm tia tăng tốc đến mức năng lượng cần thiết cho liệu pháp bức xạ, nơi chùm tia có thể di chuyển xuyên qua bộ tăng tốc và nhắm vào một vị trí chính xác trên bệnh nhân.

Các bơm điển hình cần thiết cho hệ thống tăng tốc y tế bao gồm:

• bơm thô, thường khô để giảm khả năng nhiễm bẩn dầu
• và bơm phân tử turbo, cần thiết để giảm áp suất xuống mức cần thiết. Trong một số trường hợp, tùy thuộc vào mức bức xạ phát ra từ máy gia tốc, cần có bơm có thiết bị điện tử từ xa.