Linear Accelerator (linac)

(Dorusal Hızlandırıcılar)

 

Radyasyon tedavisi, kanser tedavisinde üç ana tedaviden biridir. Yüksek enerjili iyonizan ışınlar dokularda bulunan her türlü hücreleri öldürebilir. Bu ışınların hücre öldürebilme yetenekleri kanserli dokular için de geçerlidir. İyonizan ışınlar bu amaçla kanserli dokulara yönlendirilerek hastalar tedavi edilir. Bu tedaviye radyoterapi denir. Bu tedavide amaç tümör dokusunu tamamen yok ederken sağlam dokulara zarar vermemektir. Günümüzde yüksek enerjili iyonizan ışınlar bazı atomik partiküllerin ( elektron, proton vb.) manyetik alanda doğrusal hızlandırılmasıyla elde edilir. Bunların içinde en çok kullanılan “x” ışınıdır. Hızlandırılmış elektron bir hedefe çarptırılarak elde edilir. Enerjisi hızlandırılmasıyla doğru orantılı olarak artar. Bu cihazlara linear acceleratör denir. Kısa ifade olarak Linac diye anılır. Dünyada en yaygın kullanılan radyoterapi cihazları “linac”lardır.

Linac cihaz 1953'ten beri kullanılmaktadır ve doktorlar artık bir tümörden etkilenen bölgeyi hedeflemek için yüksek enerjili röntgen ışınları kullanabildikleri için kanser tedavisinde devrim yaratmıştır. Bu nedenle lineer hızlandırıcı, harici ışın radyasyon tedavisinin ( eksternal radyoterapi) merkezindedir.

 Modern lineer hızlandırıcılar, büyük bir hassasiyet ile çalışır. 1 cm den tüm vücuda kadar vücudun herhangi bir yerini tedavi etmelerini sağlarken, sağlıklı dokunun herhangi bir radyasyona maruz kalmasını sınırlar. Bu tedavi tipinde tümör, tek veya birkaç yüksek enerjili x-ışını demeti ile tedavi edilir. Hastanın vücuduna hiçbir radyoaktif kaynağın yerleştirilmesine gerek yoktur

LINAC'lar, elektronları 'dalga kılavuzu' sistemi aracılığıyla hızlandırmak için mikrodalga teknolojisini kullanır. Bu hızlandırılmış elektronlar, tungsten gibi yüksek yoğunluklu bir metal hedefle çarpışacak şekilde yönlendirilir. Bu çarpışmalar, makineden çıkan yüksek enerjili x-ışını (fotonlar) ışınları üretir; bu kirişler ya bloklar ya da çok yapraklı kolimatörler (MLC'ler) tarafından şekillendirilir. bunlar makinenin kafasına dahil edilmiştir.

Işın, makineden Gantry adı verilen bir parçadan çıkar. Kişiye özel şekillendirilmiş ışın daha sonra tümöre yönlendirilirken, hasta hareketli bir tedavi yatağına yatırılır. Portal aslında hastanın etrafında döndürülebilir, bu da özelleştirilmiş yüksek enerjili radyasyon ışınının, portalın veya tedavi yatağının yeniden konumlandırılması yoluyla tümöre herhangi bir açıdan yönlendirilebileceği anlamına gelir.

Bu yeni makineler yüksek enerjili fotonlar (x-ışınları) yerine elektronları da yönetebildiğinden, böylece cilt yüzeyinin üzerinde veya hemen altındaki alanların tedavisinde bile kullanışlı hale gelmektedir.

Görüntü kılavuzlu radyasyon tedavisi (image-guided radiotherapy ) (IGRT), lineer hızlandırıcı kullanımındaki en büyük ilerlemedir, çünkü bu yeni makinelerde temel olarak bir Kv x-ray ünitesi ve bir dedektörden oluşan(On Board Imaging ) OBI'ler veya 'Yerleşik Görüntüleyiciler' bulunur. On Board Imaging (OBI), radyasyon onkoloğu tarafından planlandığı gibi hastanın radyasyonu tam tümör bölgesine almasını sağlar. Bu yeni teknoloji, görüntü kılavuzluğunda radyoterapiyi bir olasılık haline getirerek görüntüleme kalitesini büyük ölçüde artırır. Bunun tümörün ve kanserli hücrelerin izlenmesine ve yerleştirilmesine izin verdiği kesinlik, tedavi kalitesini büyük ölçüde artırır ve radyasyon tedavisi ile ilişkili çeşitli yan etkileri en aza indirir.

Yoğunluk modülasyonlu radyasyon tedavisi (intensity-modulated radiation therapy ) (IMRT), malign bir tümöre veya tümör içindeki belirli alanlara kesin radyasyon dozları vermek için bilgisayar kontrollü lineer hızlandırıcıları kullanan yüksek hassasiyetli radyoterapinin gelişmiş bir modudur. IMRT, radyasyon ışınının yoğunluğunu çok sayıda küçük hacimde modüle ederek veya kontrol ederek radyasyon dozunun tümörün üç boyutlu (3-D) şekline daha kesin olarak uymasını sağlar. IMRT ayrıca, çevreleyen normal kritik yapılara verilen dozu en aza indirirken daha yüksek radyasyon dozlarının tümöre odaklanmasına izin verir. Tümör şekline en iyi uyacak doz yoğunluk paternini belirlemek için hastanın 3 boyutlu bilgisayarlı tomografi (BT) veya manyetik rezonans (MRI) görüntüleri ile bilgisayarlı doz hesaplamaları kullanılarak tedavi dikkatli bir şekilde planlanır. Tipik olarak, farklı ışın yönlerinden gelen çoklu yoğunluk modülasyonlu alanların kombinasyonları, tümör dozunu en üst düzeye çıkarırken aynı zamanda komşu normal dokulara verilen dozu en aza indiren özelleştirilmiş bir radyasyon dozu üretir.

IMRT yaklaşımı ile normal doku dozunun tümör dozuna oranı minimuma indirildiğinden, geleneksel radyoterapi tekniklerine kıyasla daha yüksek ve daha etkili radyasyon dozları tümörlere daha az yan etki ile güvenle verilebilmektedir. IMRT ayrıca dozlar artırılmadığında bile tedavi toksisitesini azaltma potansiyeline sahiptir. Karmaşıklığı nedeniyle IMRT, geleneksel radyoterapiye kıyasla hastanın tedaviye başlayabilmesi için biraz daha uzun günlük tedavi süreleri ve ek planlama ve güvenlik kontrolleri gerektirir.

Hacimsel modülasyonlu ark tedavisi (volumetric modulated radiation therapy ) (VMAT), geleneksel radyoterapi tekniklerine kıyasla gelişmiş hedef hacim kapsamı ve normal dokuların korunması ile yüksek oranda uyumlu doz dağılımları elde edebilen yeni bir radyasyon tekniğidir. VMAT ayrıca, geleneksel statik alan yoğunluğu modülasyonlu radyoterapiye (IMRT) kıyasla daha kısa tedavi uygulama süresi gibi ek avantajlar sunma potansiyeline de sahiptir. VMAT'ın dünya çapında klinik kullanımı önemli ölçüde artmaktadır.

VMAT ilk olarak 2007'de tanıtıldı ve tedavi verilmesi sırasında üç parametrenin, yani gantri dönüş hızı, MLC yapraklarının hareketi yoluyla tedavi açıklığının şekli ve doz hızının aynı anda değişmesine izin veren yeni bir radyasyon tekniği olarak tanımlandı. Yoğunluk modülasyonlu ark tedavisi (IMAT) olarak da adlandırılır. Tatmin edici bir doz dağılımı elde etmek için birden fazla üst üste binmiş arkın kullanılmasını gerektirir. Yeni VMAT teknikleri, karmaşık durumlarda daha fazlasını gerektirebilse de, tüm hedef hacmin bir veya iki ark kullanılarak istenilen doza ulaşmasına izin vermektedir.

Lineer hızlandırıcılar, uzun süredir standart fraksiyone radyoterapinin temel dayanağı olmuştur ve 1982'de radyocerrahi için modifiye edilmiştir. Linac radyocerrahisi, Gamma Knife radyocerrahisine uygun maliyetli ve yaygın olarak kullanılan bir alternatif haline gelmiştir.

Radyocerrahi için kullanıldığında, linaclar hastanın başının etrafında çok sayıda ark şeklindeki yollarda hareket ederek bir foton ışınını değişik açılardan hedefe yönlendirir. Bu tedavi tekniğine stereotactic radiosurgery (SRS) denir. Birden fazla alandan tek hedefe ışınlama gerçekleştiğinde hedef organ istenilen dozu alırken normal dokular azami korunmuş olur. Böylece hedefe çok yüksek doz ile ışınlamak mümkün olur. Böylece normal dokulara zarar vermeden uzun tedavilerin sürelerini kısaltmak mümkün olur. Linac radyocerrahisi ile tedavi edilen hastalara, tedavi öncesi görüntüleme ve tedavi için kafatasına sabitlenmiş bir stereotaktik çerçeve kullanılır. Bu doğru yeri tedavi etmek için istenmeyen hareketleri engeller.

Stereotaktik Vücut Radyasyon Tedavisi (stereotactic body radiation therapy) (SBRT), merkezi sinir sistemi (CNS) stereotaktik radyocerrahisine benzer bir tedavi prosedürüdür, ancak CNS dışındaki tümörlerle ilgilenir. Vücut için bir stereotaktik radyasyon tedavisi, kesin sonuç için özel olarak tasarlanmış bir koordinat sisteminin kullanılması anlamına gelir.

SBRT, tek bir yüksek doz radyasyon tedavisinin veya birkaç fraksiyon radyasyon tedavisinin (genellikle 5 tedaviye kadar) verilmesini içerir. Daha önce standart geleneksel radyasyon tedavisi ile elde edilemeyen bir şekilde, tümöre yüksek potansiyelli biyolojik radyasyon dozu verilir ve tümör için iyileşme oranlarını iyileştirir.

Konvansiyonel terapide, radyasyon birkaç hafta boyunca nispeten küçük dozlarda verilir ve hastalar bu süre zarfında günlük tedaviler alırlar. SBRT ile doktorlar, çok daha az tedavi süresi boyunca daha büyük bir kombine radyasyon dozu verebilirler. SBRT, geleneksel radyasyon tedavisinden çok daha iyi sonuçlar göstermiştir.

SBRT, tümörü en iyi şekilde hedefleyebilmemiz ve aynı anda çevredeki normal dokuyu koruyabilmemiz için her bir hastanın anatomisi ve organ hareketi için doğru ve özel haritalama gerektirir. Tümörü dört boyutta lokalize etmek için PET, MRI, CT gibi tüm potansiyel görüntüleme yöntemlerinin yanı sıra diğer yeni görüntüleme platformlarını kullanılır. Son derece karmaşık radyoterapi sistemleri gerektirir. Birçok radyasyon onkolojisi merkezlerinde bu sistem mevcut değildir. Daha da önemlisi, uzman Radyasyon Onkologları için SBRT tedavi kararı ile ilişkili doğru tedavi kararları vermelerine olanak tanıyan klinik uzmanlık ve deneyim gerektirir.