Vai trò của chân không trong liệu pháp khối u, proton và ion nặng Hãy cùng khám phá các ứng dụng khác nhau của công nghệ chân không cho các liệu pháp này

Một số thiết bị yêu cầu chân không được sử dụng trong điều trị khối u. Một thiết bị quan trọng là cyclotron.

Cyclotrons tăng tốc các hạt tích điện đến tốc độ cực cao (= năng lượng). Những hạt này được sử dụng trong liệu pháp y tế để tiêu diệt khối u để tránh phẫu thuật. 

Cyclotrons tăng tốc các hạt (electron, proton (= hạt nhân hydro) hoặc ion nặng hơn) được tạo ra ở trung tâm bằng cách đi qua từ trường mạnh theo quỹ đạo xoắn ốc nhận năng lượng của chúng bằng tần số vô tuyến. Toàn bộ quãng đường (từ trung tâm đến bệnh nhân >> 10 m) phải ở chân không cao. Đường đi tự do trung bình của các hạt phải dài hơn khoảng cách di chuyển, nếu không chúng sẽ tán xạ và bị lệch hướng vào tường. Do đó, áp suất phải < 1 x 10 -06 mbar.

Hệ thống chân không của cyclotron có thể tiếp xúc với bức xạ và từ trường. Do đó, một thành phần cổ điển là bơm khuếch tán dầu được hỗ trợ bởi bơm cánh quạt xoay. Ngoài ra, các bơm phân tử turbo được hỗ trợ bởi bơm cánh quạt xoay hoặc bơm xoắn ốc được sử dụng. Các cyclotrons rất lớn cũng sử dụng bơm lạnh.

Liệu pháp Proton là một công nghệ mới để điều trị ung thư đã được chứng nhận vào những năm 1990.

Bức xạ mô người bằng photon tia X phá hủy mô khỏe mạnh trên đường dẫn đến khối u và phía sau. Trong trường hợp chùm tia proton, các proton chỉ giảm tốc từ từ cho đến khi đạt đến điểm chùm tia dừng lại. Mô trong đường đi của chùm tia chỉ hấp thụ một liều rất nhỏ so với chùm tia photon. Vào cuối phạm vi, các proton dừng lại ở 'Đỉnh Bragg' (xem hình 2) và chuyển một lượng lớn năng lượng đến khối u - và gần như không ở phía sau.

Do đó, liệu pháp proton là một công cụ mạnh mẽ nhưng nhẹ nhàng giúp giảm thiểu tổn thương mô khỏe mạnh. Nó có thể tránh được nhiều ca phẫu thuật và có thể được sử dụng cho các phương pháp điều trị phức tạp như khối u trong mắt để tránh loại bỏ hoàn toàn!

Các proton (hạt nhân của hydro) được tạo ra và tăng tốc trong một cyclotron. Vì các proton được nạp điện, chúng có thể bị lệch và vận chuyển theo đường chùm tia đến một số phòng nơi bệnh nhân được điều trị bằng thuốc trong giàn cẩu.

Hệ thống chân không cực kỳ quan trọng đối với liệu pháp proton và dựa trên các tiêu chuẩn y tế cao.

Cyclotron thường được bơm bằng bơm turbo phân tử cỡ trung bình. Chúng tiếp xúc với từ trường và bức xạ, thường được che chắn bởi sắt.

Các đường chùm tia có đường kính nhỏ (khoảng 60 mm) và yêu cầu một TMP nhỏ mỗi vài mét. Vì các proton không thể bị tán xạ bởi khí còn lại, chúng yêu cầu đường dẫn tự do trung bình lớn hơn 100 m, do đó áp suất là 10-07 mbar. Không cần nướng các bộ phận chân không. Vì chất lượng chân không có ý nghĩa quan trọng đối với sự thành công của việc theo dõi trạng thái trị liệu, nên việc lập tài liệu và an toàn là rất quan trọng.

Liệu pháp Ion nặng thách thức công nghệ chân không với các yêu cầu về chân không siêu cao.

Đây là một cải tiến của liệu pháp proton và sử dụng các ion nặng hơn như C+ thay vì proton. Việc tiêu diệt các tế bào ung thư thậm chí còn hiệu quả hơn.

Công nghệ được áp dụng trong liệu pháp ion nặng phức tạp hơn: các ion được tạo ra trong một nguồn ion, tăng tốc trong một máy gia tốc tuyến tính và sau đó được đưa vào một đồng bộ hóa. Trong synchrotron, các ion được tăng tốc thêm và dẫn hướng bởi nam châm trong các đường tròn trước khi được dẫn hướng vào các đường chùm tia. Các bộ đồng bộ có chu vi lên đến 100 m. Áp suất thấp hơn 1 x 10-09 mbar là cần thiết để đảm bảo các ion di chuyển khoảng cách xa như vậy mà không cần tương tác. Điều này dẫn đến công nghệ UHV, sử dụng bơm ion, hệ thống thô khô và thậm chí là hệ thống dẫn hướng chùm tia có thể nung. Vì ngày nay thường sử dụng nam châm siêu dẫn trong synchrotron, nên các bức tường lạnh hỗ trợ bơm.

Việc thiết lập một trung tâm trị liệu bằng proton đòi hỏi một khoản đầu tư phi thường và liệu pháp ion nặng thậm chí còn hơn thế. Nhưng điều này được biện minh bởi triển vọng vượt trội về thành công chữa bệnh.

Trong blog này, chúng tôi đã nêu tầm quan trọng của công nghệ chân không trong các quy trình y tế khác nhau cũng như vai trò của các loại bơm chân không khác nhau trong hiệu suất của chúng.