Proton Therapy
Instalacja do terapii protonowej
Dalsze informacje na temat:
Źródło protonów
Protony to jądra atomowe wodoru otoczone elektronami orbitalnymi.
Protony są naładowane dodatnio, natomiast elektrony są naładowane ujemnie. W źródle obywa nośniki ładunku zostają w gorącej plazmie od siebie oddzielone, a protony zostają za pomocą pól elektrycznych "odessane", tzn. ekstrahowane. Źródło zaprojektowane w HZB jest pod względem jakości konstrukcyjnej jedyne w swoim rodzaju na całym świecie. Gwarantuje ono niezawodną i doskonałą stabilność wiązki oraz dobrą intensywność protonów.
Wstępny akcelerator
Za źródłem protony z plazmy zostają stopniowo naładowane energią, która umożliwia im późniejsze wniknięcie do tkanki miękkiej na głębokość do 3 cm. Jako akcelerator wstępny służy generator van de Graaffa o napięciu 5˝ miliona wolt, generujący wiązki protonów o doskonałej ostrości energii.
Pierwszy etap przyśpieszania cząstek. Na wierzchołku generatora van de Graffa w czerwonej obudowie widoczne jest źródło jonów. Generator jest otwarty do celów konserwacyjnych.
Główny akcelerator
Tutaj protony przez przyspieszenie w elektrycznych polach zmiennych osiągają swoją energię końcową 68 milionów elektronowoltów, co odpowiada mniej więcej połowie prędkości światła. Główny akcelerator to tak zwany cyklotron sektorowy wyposażony w dwa systemy wielkiej częstotliwości do stopniowego poboru energii przez protony oraz cztery magnesy do zmiany kierunku wiązki, które umożliwiają doprowadzenie protonów na orbitę wokół centrum cyklotronu. Z tego względu nazywany jest on potocznie akceleratorem kołowym, choć w rzeczywistości protony poruszają się po torach spiralnych.
Protony akceleratora wstępnego van de Graffa wystrzelone zostają w pobliże centrum i doprowadzone do pierwszej orbity. Każdy z magnesów odwraca strumień protonów o 90 stopni, co powoduje przeprowadzanie go ciągle na nowo przez obydwa systemy wielkich częstotliwości. Poprzez przyśpieszenie protonów w elektrycznym polu zmiennym promień orbity w cyklotronie powiększa się, aż wiązka elektronów osiągnie miejsce wyjścia (punkt ekstrakcji). Po stronie ekstrakcji wiązka protonów zostaje wyprowadzona z cyklotronu i poprowadzona w kierunku pomieszczenia zabiegowego.
Drugi etap przyśpieszania cząstek. W cyklotronie sektorowym protony z akceleratora wstępnego zostają przyśpieszone do połowy prędkości światła. Cztery magnesy (brązowe) i dwa systemy wielkich częstotliwości (żółte) dbają o to, aby wiązka protonów pozostała na obliczonej orbicie.
Prowadzenie i przygotowanie wiązki
Za punktem ekstrakcji, jeszcze w hali cyklotronowej, wiązka protonów, dotychczas o grubości główki szpilki, zostaje poszerzona, tak aby dla potrzeb terapii protonowej możliwe były pola wiązki o średnicy do 35 milimetrów.
Poszerzona wiązka protonów doprowadzana jest przez HZB do pomieszczenia zabiegowego Charité. Tam znajduje się rura naświetlająca, z której wydostaje się wiązka protonów. To ostatni etap drogi wiązki protonów.
W otwarciu rury znajduje się indywidualnie dopasowana przesłona z mosiądzu, która ogranicza wiązkę protonów do krawędzi nowotworu. Skomplikowana optyka naświetlania dba o to, aby wiązka protonów została ukształtowana w taki sposób, aby osiągnęła ona maksymalną dawkę dokładnie w tkance nowotworowej.
Precyzyjna technika Protony są w stanie niewyhamowanym w prawie pozbawionym powietrza pomieszczeniu doprowadzane do pomieszczenia zabiegowego. Od wygenerowania aż do użycia wiązki protonów musi ona przebyć drogę o długości jednego kilometra, nie dotykając przy tym wewnętrznych ścian elementów prowadzących wiązkę.