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선형 가속기 Linac 기계 – 컴퓨터 기술

최근 암 치료에 있어서 선형가속기(Linac 장비)를 이용한 방사선치료(RT)가 큰 인기를 얻고 있습니다.

방사선 요법이나 화학 요법을 포함하여 암 회복 성공률이 높기 때문입니다.

기계의 개념은 사이클로트론 및 입자 분쇄기와 유사합니다. 그러나 방사선 치료의 선량 조절과 정확성으로 인해 더욱 정교하고 제어됩니다.

신체 세포는 방사선에 의해 손상되거나 죽을 수 있지만 종양 세포는 정상 세포보다 방사선에 더 민감합니다.

방사선 요법은 이 원리를 사용하여 복구할 수 없을 정도로 손상을 입히거나 종양의 비정상적인 암세포를 죽입니다.

성공적인 방사선 치료는 정상 조직의 방사선 조사를 최소화하면서 암 조직에 보다 미묘한 방사선량을 전달하는 선형 가속기(Linac 기계)의 능력에 달려 있습니다.

의료용 선형 가속기(Linac 기계)

선형가속기는 어떻게 작동하나요? Linac 기계는 모니터 제어 장치를 정확하게 생성하고 방사선 빔을 계획된 목표에 맞춥니다.

차세대 무선 주파수 파 펄스는 마그네트론에 의해 도파관으로 공급됩니다.

이는 전자총에 의해 도파관에 전자가 주입되는 것과 동기화됩니다. 무선 주파수 파동은 도파관을 따라 전자를 가속하여 빛의 속도에 접근하는 속도로 만듭니다.

X선 빔은 전자가 반대편 끝의 텅스텐 타겟에 부딪혀 상호 작용할 때 생성됩니다.

마그네트론은 생성되는 X선 에너지를 결정하는 무선 주파수의 전력과 주파수를 제어합니다.

디지털 가속기는 도파관 끝에 위치한 다이오드형 전자총을 사용합니다. 전자는 음극 내의 텅스텐 필라멘트를 가열하여 생성된 다음 도파관에 주입됩니다.

주입되는 전자의 수는 필라멘트의 온도에 따라 제어됩니다. 전자는 도파관을 따라 목표를 향해 가속됩니다. 도파관에는 일련의 구리 셀이 포함되어 있습니다.

이러한 구리 판매 사이의 작은 구멍이나 홍채는 전자가 도파관을 따라 이동하고 빔의 초점을 맞추는 데 도움이 됩니다. 전자빔이 다른 입자에 의해 방해받지 않도록 진공이 생성됩니다.

음전하를 띤 전자빔의 경로는 도파관을 둘러싸는 스티어링 코일이라고 불리는 4중극자 자석 2세트에 의해 제어됩니다.

추가로 2세트의 포커싱 코일은 전자빔을 추가로 정의하는 데 도움이 되므로 전자빔이 표적에 닿았을 때 핀 머리와 비슷한 직경으로 매우 미세해집니다.

전체 시스템은 물로 냉각됩니다. 전자는 도파관을 빠져나와 빔이 타겟을 향해 방향이 바뀌는 플랫 튜브로 들어갑니다.

전자는 편평관 내의 경로를 따라 이동합니다. 플랫 튜브 양쪽에 있는 3쌍의 자석은 회전의 회전을 통해 전자 빔이 구부러지도록 합니다.

이 프로세스에서는 빔이 목표물을 타격할 수 있도록 위치를 잡을 뿐만 아니라 빔의 직경을 1mm의 직경으로 더욱 집중시킵니다.

자석의 설계를 통해 약간 다른 에너지의 전자를 표적의 동일한 지점에 집중시킬 수 있습니다.

이것을 선형 가속기를 선택하는 데 있어 회전 와인딩이 고유한 반음계 동작이라고 합니다.

이는 기계의 크기를 최소화하고 환자 설정에 중요한 ISO 중심을 낮게 유지하는 데 도움이 됩니다.

고에너지 전자는 전자 에너지가 광자 또는 X선으로 변환되는 작은 텅스텐 표적에 부딪힙니다.

고에너지 광자는 다양한 방향으로 대상에서 나옵니다. 주 콜리메이터는 이동하는 엑스레이만 통과하여 원뿔 모양의 빔을 생성하도록 허용합니다.

1차 콜리메이터는 누출을 최소화하므로 측면 방향으로 이동하는 산란된 X선을 흡수하여 전신에 접근합니다.

이는 또한 최종 임상 방사선 빔의 최대 크기를 정의합니다.

이 단계에서 광자는 빔 전체에 균일하게 분포되지 않으므로 평탄화 필터가 빔 경로에 배치됩니다.

원뿔 모양의 필터는 측면에서 아래쪽으로 빔 중앙에서 더 많은 광자를 흡수하여 균일한 광자 빔을 생성합니다.

선량 측정

이제 광자는 선량 측정 및 빔 품질 모니터링을 위해 이온화 챔버를 통과했습니다.

선형 가속기-의료-linac-기계

환자에게 전달되는 용량은 독립적인 이온화 챔버에서 동시에 측정 및 제어됩니다.

한 방은 상원 의원의 기본입니다. 이는 방사선을 측정하고 필요한 선량이 전달되면 빔을 종료합니다.

2차 이온 챔버는 백업 역할을 하며 1차 이온 챔버가 고장날 경우 방사선을 중단합니다.

치료 Linac 기계는 계획 시스템 내에서 모델링된 빔을 복제해야 합니다. 이는 치료 전달의 정확성에 매우 중요합니다.

빔 품질 기능은 방사선장의 여러 섹션을 모니터링하기 위해 7개의 전극을 사용하는 세 번째 이온화 챔버에서 수행됩니다.

X선 빔이 환자를 치료할 준비가 거의 완료되었습니다. 그 전에는 전달되는 X선 빔의 모양이 종양의 모양과 일치하는지 확인하기 위해 빔 성형이 필요합니다.

이것은 서로 독립적으로 움직이고 다양하고 복잡한 치료 형태를 만들 수 있는 미세한 텅스텐 잎의 수를 다중 잎 콜리메이터를 사용하여 수행됩니다.

제어. 하나의 컴퓨터 시스템이 linac과 multi-leaf collimator를 모두 제어하므로 통신 지연으로 인한 선량 측정 오류가 제거됩니다.

또한 전달된 선량과 다중 리프 콜리메이터 위치 간의 동기화를 보장하여 강도 변조 방사선 치료 및 체적 변조 아크 치료와 같은 복잡한 전달을 허용합니다.

모든 전자석 조종 및 초점 코일은 비행 2 필터의 기계적 위치에서 디지털 방식으로 제어되며 포일은 제어 콘솔에서 자동으로 선택되며 방사선 빔 설정은 각 에너지에 대한 교정 블록에 그룹화됩니다.

이는 조정 교정 및 서비스의 유연성과 용이성을 위해 Lynette 하드 디스크에 디지털 방식으로 저장됩니다.

환자 치료를 위해 라이너악 아래에 여유 공간을 확보하며 이는 다양한 프로토콜과 고정 장치에 따라 다릅니다.

방사 헤드 하부면과 ISO 중심 사이의 거리 45센티미터와 헤드 직경 62센티미터를 합한 것이다.

ISO 중심 주위의 넓은 간격을 의미합니다. 환자에 대한 액세스 설정. 가능한 최고의 환자 자세 및 고정 액세서리를 자유롭게 사용할 수 있습니다.

환자를 움직일 필요 없이 느낌 사이에서 갠트리를 자유롭게 회전할 수 있다는 것은 결국 비동일면 빔을 사용하는 치료 기술이 손상되지 않는다는 것을 의미합니다.

선택된 기계가 제공하는 큰 간격은 환자에게 최상의 치료를 제공하는 유연성을 보장합니다.

X-Ray의 기본과 응용에 대한 학습을 ​​완료하려면 X-Ray를 따르세요.

최신 Linac 기계의 구성 요소이자형

구성 요소 - 현대 - Linac - 기계

Linacs 기계는 일반적으로 등심으로 장착되며 운영 체제는 기계의 5개 주요 개별 섹션에 분산됩니다.

1 갠트리

2 갠트리 스탠드 또는 지지대

3 변조기 캐비닛

4 환자 지지대 어셈블리(테이블)

5 제어 콘솔

그러나 최종 전자빔 운동 에너지는 물론 제조업체가 사용하는 특정 설계에 따라 상업용 기계마다 상당한 차이가 있습니다.

가속 도파관의 길이는 최종 전자 운동 에너지에 따라 달라지며 범위는 4MeV에서 ~30cm에서 25MeV에서 ~150cm입니다.

현대 의료용 선형기의 주요 빔 형성 구성 요소는 일반적으로 6가지 등급으로 분류됩니다.

1 주입 시스템

2 RF 발전 시스템

3 가속도파관

4 보조 시스템

5 빔 이송 시스템

6 빔 시준 및 빔 모니터링 시스템

Linac 기계의 RT 계획

CT 시뮬레이터는 방사선 치료 과정의 특정 단계에 유용하게 사용되는 특수 기능을 갖춘 CT 스캐너입니다.

RT-계획-랩-레이저
출처: 랩 레이저

특별한 기능은 다음과 같습니다:

1) 시뮬레이션 동안 메가전압 기계에서 치료하는 동안의 위치와 동일한 환자 위치를 제공하기 위한 평평한 테이블 상단 표면.

2) CT 데이터 세트의 윤곽에서 파생된 종양 등심의 좌표를 환자의 표면으로 전송하는 레이저 마킹 시스템.

두 가지 유형의 레이저 마킹 시스템이 사용됩니다.

A) 갠트리 장착 레이저

B) 벽에 장착된 이동식 시상 레이저와 두 개의 고정 측면 레이저로 구성된 시스템.

3) 사용자가 치료 등중심을 정의 및 계산한 다음 디지털 재구성 방사선 사진(DRR)을 사용하여 치료를 시뮬레이션할 수 있는 소프트웨어 패키지로 구성된 가상 시뮬레이터.

4) CT 시뮬레이터는 두 가지 별개의 기능을 수행함으로써 기본적으로 기존 시뮬레이션의 필요성을 제거합니다.

A) 위에 나열된 6개의 대상 위치 파악 단계 중 처음 3개를 다루는 물리적 시뮬레이션
B) 위에 나열된 6개의 대상 현지화 단계 중 마지막 3개를 다루는 가상 시뮬레이션.

CT 시뮬레이션에서는 환자 데이터 세트가 수집되고 DRR로 대체된 투시 및 방사선 촬영이 포함된 CT 이미지를 사용하여 표적 위치 파악이 수행됩니다.

마킹에는 레이저 정렬 시스템이 사용되며, 현장 설계 및 검증 이미지 제작에는 가상 시뮬레이터 소프트웨어 패키지가 사용됩니다.

필요한 모든 정보를 TPS로 전송하는 것은 전자적으로 이루어집니다.

평면 시뮬레이션 X선 필름은 치료 포털의 BEV(빔 시선)를 제공하지만 해부학적 구조에 대한 3D 정보는 제공하지 않습니다.

반면, CT는 해부학적 정보와 목표 정의를 제공하지만 치료 포털과의 직접적인 상관관계를 허용하지 않습니다.

DRR은 평면 시뮬레이션 X선 필름의 디지털 버전입니다.

CT 시뮬레이터나 TPS에서 사용 가능한 가상 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 CT 데이터 세트를 재구성하고, 실제 환자를 나타내는 CT 데이터 세트에서 생성된 가상 환자의 방사선 사진을 나타냅니다.

기존 방사선 사진과 마찬가지로 DRR은 빔의 발산을 설명합니다. DRR을 생성하는 기본 접근 방식에는 다음과 같은 여러 단계가 포함됩니다.

1) 가상 소스 위치 선택.

2) 이미지 평면의 정의.

3) 가상 소스에서 이미지 평면까지의 광선 추적.

4) 이미지 평면의 각 픽셀에서 효과적인 투과 값을 생성하기 위해 광선 선이 통과하는 각 볼륨 요소에 대한 CT 값을 결정합니다.

5) 광선 라인을 따른 CT 값의 합산(라인 적분).

6) 그레이 스케일 매핑.

DRR 접근법의 확장은 뼈의 랜드마크와 연조직 구조의 향상된 시각화를 제공하는 디지털 합성 방사선 사진(DCR)입니다.

이는 결과 DCR 이미지에서 향상되거나 억제될 다양한 조직에 해당하는 CT 번호의 범위에 차별적으로 가중치를 부여함으로써 달성됩니다.

CT에 대해 알아보려면 X-레이를 사용하여 신체 내부 장기 영상을 재구성하거나 CT 스캔을 수행하는 방법을 알아보세요.

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