HHC MEDİKAL MÜHENDİSLİK

Lineer Akseleratör Yenileme ve Revizyon

Gelişen teknolojiyle beraber artık pek çok hastalığın tedavisi çok daha pratik ve kolay bir yöntemle sağlanabilmekte. Kanser gibi hastalıkların tedavisi artık çok daha hızlı bir şekilde tedavi edilebilmekte. Sevdiklerinizin ve kendinizin sağlıkla yaşayabilmesi, sahip olduğu sağlık sorunlarından olabildiğince hızlı bir şekilde kurtulması en büyük temennileriniz arasındadır. Artık kanser hücrelerinin de tedavi edilmesi ve Kanserin tedavi edilebilmesi çok daha mümkün. Lineer akseleratör yani doğrusal hızlandırıcı, sağlık kuruluşlarının onkoloji kısmında yer alan, kanser tedavisinde kullanılan ve hasta kişiye X ışını verilmesi amacını yerine getiren bir cihazdır. Lineer hızlandırıcı, tıbbi görüntü elde etme makinelerinden (MR gibi) alınan görüntüler aracılığıyla görüntü alınacak bölgede, çevresindeki sağlıklı hücrelere herhangi bir zarar vermeden, kanser bulunan hücrelere yüksek miktarda radyoaktif ışın uygulaması yapan harici bir tedavi makinesidir. Radyoterapi tedavisi, harici ve dahili olmak suretiyle iki farklı yöntemle yapılmaktadır. Lineer akseleratör harici radyoterapi uygulamasında kullanılan bir yöntemdir. Lineer hızlandırıcı çalışma prensibi, yüksek miktarda gerilimin altında, hedeflenen metalden koparılan elektron parçalarını, hızlandırıcı tüpünde hızlandırarak, koparılan elektronları cihanın baş bölgesinde bulunun bir hedefe çarptırması nihayetinde meydana gelen X ışınlarının belirli kolimatörler aracılığıyla hasta kişinin kontrol edilmek istenen bölgesine odaklar. Verilen bu X ışınları, vücutta çok kısa sürede tepkime oluşturmaya başlamaktadır. Tepkimelerin sonucunda meydana gelen moleküller, kansere sebep olan hücrelerin genetik kodu DNA’larda kırılmalar oluşturmaktadır. Bu sayede genetik anlamda bozulmuş tümörlü hücreler, bu işlemden sonra bölünüp büyüyememeye ve ölmeye başlamaktadır. Hastalarda herhangi bir acı, kanama veya ameliyat işlemi gerektirmeyen bu tedaviye, bıçaksız cerrahi uygulama da denilebilir. Lineer hızlandırıcı nedir sorusu kısaca bu şekilde cevaplandırılabilir.

Lineer Akseleratör Çalışma Mekanizması

Lineer hızlandırıcıların çalışma mekanizması röntgen tüpleriyle aynı şekildedir. Ancak farklı olarak, normal derecedeki X ışınları, ışın tüplerinde elektronlar 400 kV’dan daha fazla hızlı hareket edemezler. Katot ve anot arasında bulunan mesafe, lineer hızlandırıcılarda daha fazladır. Lineer hızlandırıcı bölümleri ve çalışma prensipleri basitçe şu şekildedir: Güç kaynağından, merkez katot ve çevresinde anot bulunan silindirik bir şekli atma meydana getiren şebeke ağ ve hidrojen lambası barındıran madülatöre akım iletmektedir. İletilen elektrik enerjisi modülatörde depolanmakta ve kontrol sistemi tarafından iletilen bu akımı kullanarak titreşim meydana getirmektedir. Modülatörden devam eden yüksek miktardaki voltajlı impluslar, klystron ya da magnetron tüplerine ve aynı zamanda elektron tabancasına ulaştırılmaktadır. Lineer hızlandırıcı parçaları Klystron, elektromanyetik dalganın daha güçlü olmasını sağlayan sistemdir. Magnetron ise, mikro seviyede elektromanyetik dalgalar üreten bir sistemdir. Hızlandırıcı, silindirik bir şekle sahiptir ve ortalama olarak 10 santimetre çapa sahiptir. Bu tüpe fazla miktarda vakum işlemi yapılmaktadır. Elektron tabancadan kazanılan elektronlar keV’luk ışık hızının beşte ikisi kadar bir hızla bakır tüpe iletilmektedir. 10 santimetre çaplı odacıkların içinde 3000 MHz frekanslı titreşimler meydana getirilmektedir. Bu frekanslar orta kanala gönderilmektedir. Bu sırada tabancanın ürettiği elektronlar, hızlandırıcı bakır tüpe geçer. Bu işlem odacık kanalında lineer bir şekilde hızlanarak ilerlemeye başlar. Daha sonra söz konusu elektron bir sonraki odacığa geçerken hızlandırılmış olur. Son odacıktan çıkış yaptığında elektron hızları odacıkta hızlandıkları hızın toplamına eşit olacaktır. Elektronları tek bir noktaya toplamak ve ardından hedefe yönlendirebilmek adına manyetik odaklayıcılardan yararlanılmaktadır. Lineer akseleratörde meydana getirilen elektronlar, cilde yakın bir yerde bulunan kanser hücrelerini tedavi etmek amacıyla kullanılmaktadır. Bununla beraber Elektron topluluğu hedefe iletilerek, meydana gelen yüksek miktar enerjili X ışınları derine yerleşmiş kanser hücrelerinin tedavisine yardımcı olmaktadır.

 

Lineer Hızlandırıcı Kullanım Alanları

Lineer akseleratör, radyoterapi tedavilerinde kullanmak için uygundur. Lineer hızlandırıcı kullanarak vücudun pek çok bölgesindeki kanserli hücreler tedavi edilebilir. Cihazın en etkin çalıştığı bölge ise gövde bölgesindeki kanserli hücrelerdir. Göğüs, akciğer, karın çevresi, kalça etrafı gibi bölgelerde bulunan problemler ve hastalıklar yüksek oranda bu yöntemle iyileşebilmektedir. Çünkü MR makinesi bu bölgelerde çok iyi derecede bir görüntü oluşturmaktadır. Tüm kanser hücreleri için kullanılabilecek lineer hızlandırıcı, özellikle prostat, karaciğer metastazları ve Kanseri, göğüs duvarı, prostat ve akciğer gibi bölgelerde son derece etkili bir tedavi yöntemidir. Medikal lineer hızlandırıcı tedavi yöntemi olarak kullanılmaya başlandığından beri pankreas Kanserindeki tedavilerin başarı oranı, dikkat çekilecek derecede arttırmıştır. Sayısal veriler başar oranın %10 diliminden %90 dilimine çıktığını göstermektedir. Çağının ötesinde bir tedavi yöntemi olarak düşünülen lineer hızlandırıcın vücudun farklı bölgelerine de uygulanabileceği düşünülmekte. Kanserli hücrenin yerleştiği yeri belli olan tümörlere gönderilmek istenen doz, bu şekilde ayarlanabilmektedir. Bu sayede tedavi çok daha etkili bir sonuç almaya olanak tanımaktadır. Lineer hızlandırıcı cihazı ile tedavi edilebilecek bazı hastalıklar şu şekilde sıralanabilir;

• Abdominal tümörler

• Akciğer kanseri

• Ameliyat edilmesi mümkün olmayan pankreas kanseri

• Ameliyat edilmesi mümkün olmayan rektal kanserler

• Böbrek kanseri

• Böbrek tümörü

• Böbrek üstü bezi kanseri

• Böbrek üstü bezi metastaz

• Böbrek üstü kanser

• Böbrek üstü metastaz

• Düşük risk prostat kanseri

• Erken evre göğüs kanseri

• Erken evre prostat kanseri

• Fallop tüpü kanseri

• Hepatobilier kanserleri

• Karaciğer kanseri

• Karaciğer metastazları

• Karın bölgesi kitleler

• Karın tümörleri

• Kısıtlı operasyon uygulanabilen pankreas kanserleri

• Kolon kanseri

• Kolorektal kanserleri

• Meme kanseri

• Mesane kanserleri

• Mide kanseri

• Pankreas kanseri

• Prostat kanseri

• Rahim ağzı kanseri

• Rahim içi kanseri

• Rahim kanseri

• Rektal kanserler

• Vajin kanseri

• Yemek borusu kanseri

• Yumuşak doku sarkomu

Günümüzde pek çok hastalığın tedavisinde kullanılan lineer hızlandırıcılar, acısız ve özellikle gövde bölgesinde başarılı olma ihtimali çok daha yüksektir.

Lineer Hızlandırıcının Kafa Kısımı

Lineer hızlandırıcı bileşenleri arasında kafa kısmı da bulunmaktadır. Kafa kısmının parçaları şu şekildedir;

• Tedavi edilecek bölgenin saptanması için hareketli çenelerden oluşan kolimatör yer almaktadır. Kolimatör, X ışınlarını belirli bir noktada toplayan ve dağılmasını önleyen, belirli bir hedefe göndermeye yarayan cihazdır.

• Kolimatör, ışın hüzmesinin çapını saptayarak dairesel ilk bölme bulunmaktadır.

• X ışınlarını homojen bir şekilde yayan koni yapısındaki egalizatör adlı bir filtre bulundurmaktadır.

• X ışını üretimi sırasında, elektronların hüzmesi yansıtıldığı tungsten target bulunmaktadır. Tungsten target, bütün elektronları targette durdurarak, frenleme X ışınlarını meydana getirmektedir.

• Tungsten targetin kullanılmadığı durumlarda çalışmaya başlayan yani elektronların ışınlanmaya başladığında, manyetik alan yaratan difüzör ya da elektron süpürgesi olarak da bilinen parça, elektronların eşit bir şekilde dağılmasını sağlamaktadır.

• Hastaya uygulanan dozun iki farklı iyon odasında tayin edilerek, ışın topluluğunun simetrisini ve şiddetinin kontrol edilmesi amacıyla iki arklı iyonizasyon odası bulunmaktadır.

Lineer hızlandırıcı yapısı, yatay eksen üzerinde radyasyon kaynağının dönebileceğini bir şekilde tasarlanmaktadır. Gantry (kafa kısmı) yatay bir eksenin çevresinde dairesel şekilde dönerken, kolimatör (toplayıcı cihaz) aynı anda alanın orta noktasından geçen eksenin çevresinde dairesel bir şekilde dönmektedir. Bu iki lineer hızlandırıcı bileşenleri (Gantry ve kolimatör) dönme eksenlerinin kesişim noktasına izomerkez denmektedir.  Lineer hızlandırıcıların hedef eşyaları su aracılığıyla soğutulmaktadır. En yüksek enerjili gelen X ışınları, elektron ile aynı enerjiye sahiptir.