Argomenti:

•Caratteristiche costruttive di un LINAC

•Descrizione generale

•Guida d’onda

•Modulatore, sorgente di microonde

•Vuoto, gas e raffreddamento

•Il fascio di elettroni, sua produzione e trasporto

•La testata di trattamento

•Produzione di raggi X

•Produzione di elettroni

•Monitoraggio della dose e del dose rate

•Definizione del fascio

•Sistemi meccanici

•Controlli e Interlock del LINAC

•Verifica del trattamento

•Controlli di qualità

Assicurazione di qualità in Fasci Esterni (EBRT)

La radioterapia con fasci esterni di fotoni ed elettroni si esegue con:

•Apparecchiature di Telecobaltoterapia

•Acceleratori Lineari

•Tubi a raggi x di circa 50KV (Plesioterapia – IORT Intrabeam)

•Tubi a raggi X di circa 200-250KV (Roentgenterapia)

Apparecchiature per EBRT

Con la parola acceleratore lineare si intende quella parte della macchina di terapia nella quale gli elettroni sono accelerati a una energia che può variare da un minimo di 4 MeV per le macchine a bassa energia fino a qualche decina di MeV per le macchine ad alta energia. In realtà con la parola acceleratore lineare si intende la macchina nel suo insieme, compreso il lettino di terapia. I principi fisici di funzionamento dei LINAC furono pensati attorno agli anni 50 e da allora sono rimasti sostanzialmente gli stessi. Quella che è cambiata è la elettronica associata, dalle valvole ai transistor, ai circuiti integrati fino ad arrivare ai microprocessori.

Schema a blocchi del LINAC

Descrizione generale

Gli elettroni vengono prodotti per emissione termoionica da un cannone elettronico che inietta impulsi di elettroni all’interno dell’acceleratore.

Schema a blocchi – Cannone eletronico

L’acceleratore in se è costituito da una struttura a guida d’onda nella quale l’energia di campi elettromagnetici con frequenza di circa 3000 MHz(microonde,λ=1dm) viene trasferita agli elettroni. I campi elettromagnetici sono pulsati.

Il periodo di ripetizione dell’impulso è circa 1000 più grande della durata dell’impulso stesso

Schema a blocchi - guida

Ha la funzione di fornire alla sorgente di microonde impulsi di alto voltaggio, circa 50KV, e della durata di 3-4μs con la richiesta PRF (Peak Repetition Frequency)

Schema a blocchi - modulatore

E’ costituito da una valvola detta Magnetron. In alcuni acceleratori di alta energia viene utilizzato il Klyston. Essa produce i campi elettromagnetici di 3GHz.

Schema a blocchi – sorgente di microonde

Sia la sorgente di elettroni che la sorgente di microonde sono pulsate in modo tale che gli elettroni entrano nella guida d’onda di accelerazione nello stesso istante in cui viene emesso il pacchetto di microonde.

Sia la sorgente di elettroni che la guida d’onda devono essere sotto vuoto per ridurre al minimo le interazioni di diffusione.

Schema a blocchi – guida d’onda

Gli elettroni accelerati all’interno della guida d’onda vengono diretti verso la testata del LINAC dove viene prodotta la radiazione.

Se l’acceleratore viene utilizzato per produrre raggi X allora gli elettroni vengono diretti contro un bersaglio dove sono frenati con l’emissione di raggi X di frenamento. La radiazione viene poi modificata da altri componenti quali un filtro omogeneizzatore e i diaframmi che determinano le dimensioni del campo. All’interno della testata vi sono dei rivelatori che hanno lo scopo di misurare l’erogazione e di produrre un segnale di feedback al sistema di accelerazione e alimentazione.

Quando l’acceleratore viene utilizzato per produrre un fascio di elettroni, gli elettroni accelerati vengono estratti dalla guida d’onda attraverso una finestra sottile. Il diametro del fascio ha una sezione di pochi millimetri. Per coprire le dimensioni del campo di trattamento richiesto, vengono diffusi, o in alcuni LINAC, scansionati magneticamente.

Alcune macchine sono progettate solo per produrre raggi X, altre per produrre sia raggi X che elettroni. In quest’ultimo caso devono essere attuati dei dispositivi che permettano di passare da una modalità all’altra. Da X a elettroni ad es. devono ritirare il target e il filtro omogeneizzatore , inserire il foglio di diffusione ed avere un sistema di blocco dell’erogazione nel caso in cui tali operazioni non vengano eseguite correttamente.

Schema a blocchi - testata

Le varie parti del sistema di produzione e accelerazione del fascio di elettroni sono soggette a riscaldamento. L’innalzamento della temperatura porta a variare:

•le dimensioni sia delle valvole per la produzione delle microonde che della guida d’onda stessa. Se le dimensioni cambiano cambia anche la frequenza caratteristica(3000MHz).

•surriscaldamento del target

All’interno del LINAC vi è un impianto di raffreddamento basato sulla circolazione d’acqua tra i vari componenti.

Dislocato a distanza dalla apparecchiatura vi è uno scambiatore di calore tra acqua e aria o acqua e acqua che ha il compito di mantenere costante la temperatura entroqualche grado.

Sistema di raffreddamento

GANTRY

lettino

0° Applicatore per elettroni

I principali elementi meccanici di un acceleratore sono:

•il gantry, sistema di movimentazione della testata

•il lettino, sistema di movimentazione del paziente

che hanno lo scopo di dirigere adeguatamente la sorgente di radiazione sul paziente.

Elementi meccanici

A = l’asse centrale del fascio è in linea con l’asse della guida d’onda.

B = l’asse della guida d’onda è parallelo all’asse di rotazione del gantry.

C = guida d’onda è statica, non ruota con il gantry

Modalità costruttive

Nella modalità A il LINAC è costruito in modo tale che l’asse centrale del fascio sia in linea con la direzione del fascietto di elettroni nella guida d’onda.

Cyberknife

La dimensione del Linac nella direzione radiale (BC nella figura) dipende dalla distanza sorgente-asse di rotazione (SAD) solitamente di 100cm e dalla lunghezza della guida acceleratrice. Tale lunghezza chiaramente dipende dall’energia che devono guadagnare gli elettroni e dalla efficienza del LINAC, misurata in energia per unità di lunghezza. Come si vedrà più avanti l’onda che accelera gli elettroni all’interno della guida d’onda può essere in movimento o stazionaria. Per l’onda in movimento l’efficienza è circa di 5 MeV/m, mentre per l’onda stazionaria è 20 MeV/m. Da quanto detto, per motivi di ingombro, gli acceleratori del tipo A sono di bassa energia e utilizzano preferibilmente il metodo di accelerazione dell’onda stazionaria.

Tomotherapy

Modalità costruttive – Tipo A

Novac7 – IORT

Nella modalità B, l’asse della guida d’onda è parallelo all’asse di rotazione del gantry.

Tale configurazione richiede che il percorso del fascio di elettroni prima di incidere sul target o sulla finestra sottile sia ruotato di 90°o 270° da un campo magnetico.

L’intensità del campo magnetico è critica, poichè determina la posizione della macchia focale sul target per i raggi X.

I vantaggi di una maggiore semplicità della configurazione a 90° vengono meno rispetto a una maggiore stabilità e capacitàdi controllare il fascio della configurazione a 270°.

I vantaggi della modalità B rispetto alla modalità A sono che la distanza radiale puòessere sufficientemente corta e che il gantrypuò ruotare di 360° attorno al paziente, anche nel caso di elettroni accelerati ad alte energie.

Modalità costruttive - Tipo B

La modalità C è quella in cui la guida d’onda è statica, non ruota con il gantry, e il fascietto di elettroni passa nelle condutture ruotanti del gantry.

Tale sistema richiede la presenza di tre campi magnetici per deviare il fascio fino alla testata di trattamento.

Pochi sono gli acceleratori che adottano questa modalità, per la gran parte utilizzati in associazione a un betatrone, un tipo di acceleratore circolare che accelera gli elettroni a passi di 0,5MeV per ogni orbita circolare all’interno del campo magnetico.

Modalità costruttive - Tipo C

Il Linac è dotato di un sistema di supporto del paziente che sostiene il lettino di terapia.

Tale sistema deve prevedere movimenti verticali, longitudinali e laterali rispetto all’asse longitudinale del lettino. Deve inoltre ruotare attorno ad almeno un asse verticale. Normalmente ruota attorno alla colonna di sostenimento e la piattaforma consente la rotazione dell’intero sistema attorno a un asse verticale che coincide con l’asse del campo radiante.

Gli elementi meccanici del LINAC hanno il compito di far si che il campo radiante incida sul

paziente con un’accuratezza migliore dei 2mm, quindi il gantry, il sistema di supporto del paziente e

il sistema di collimazione devono essere dispositivi di alta precisione meccanica.

Lettino di terapia

Il principio di accelerazione degli elettroni con campi elettromagnetici alternati ha avuto la sua applicazione solo dopo lo sviluppo dei generatori di microonde ad alta potenza, che avvenne per motivi bellici attorno agli anni ’40.

Se un’onda elettromagnetica è trasmessa all’interno di due superfici conduttrici, essa viene riflessa dalle pareti. Le onde tra loro interferiscono e la energia verrà trasmessa lungo l’asse del tubo solo quando le figure di interferenza sono costruttive. E ciò può accadere solo se il cammino AB (vedi fig) è pari un numero intero di lunghezze d’onda.

La guida d’onda

In pratica le guide d’onda sono dei tubi a sezione quadrata o cilindrica all’interno dei quali le microonde si propagano secondo le equazioni di Maxwell e le leggi di interazioni con le pareti metalliche.

Le guide d’onda più semplici hanno sezione rettangolare e sono utilizzate per trasmettere le microonde tra i diversi componenti del LINAC, ad es. tra la sorgente di microonde e la guida d’onda acceleratrice.

La guida d’onda

Guida d’onda di accelerazione

Guida d’onda di trasmissione

L’onda acceleratrice all’interno di una guida d’onda può essere o in movimento o stazionaria

Accelerazione con un’onda in movimento

Se l’onda è in movimento un elettrone che si muove lungo l’asse può essere accelerato o decelerato, a seconda dell’intensità e della direzione del campo elettrico. Se si opera in modo tale che l’elettrone si muova alla stessa velocitàdel campo elettrico, allora un elettrone localizzato in una posizione per la quale riceve energia ad esempio da destra a sinistra continua a ricevere energia in maniera continua. Perchè avvenga questo è necessario controllare l’intensità con la quale l’energia viene trasmessa lungo la guida e che la velocità del campo venga aumentata per mantenerla al passo con la velocità dell’elettrone accelerato.

La velocità del campo può essere controllata inserendo all’interno della guida dei dischi di materiale conduttore che dividono la guida d’onda in una serie di cavità risonanti attraverso le quali l’onda si propaga a velocità che dipende dalle dimensioni delle cavità.La velocità dell’onda può essere controllata sia dalle dimensioni interne dei dischi che dalla loro spaziatura. Tali dimensioni variano anche l’intensità del campo.Gli elettroni vengono immessi all’interno della guida d’onda a impulsi e contemporaneamente all’immissione di microonde da parte del generatore.

Accelerazione con onda in movimento

Accelerazione con un’onda stazionariaSe la guida d’onda viene chiusa all’estremità con un materiale conduttore, la potenza delle microonde viene riflessa all’indietro e si crea all’interno della guida un’onda stazionaria.

La guida, chiusa agli estremi, è dotata di fori che permettano agli elettroni di passarvi attraverso.

Quando l’impulso di microonde è iniettato all’interno della guida d’onda, l’ampiezza del campo elettrico aumenta sempre di più fino a un valore di equilibrio che viene raggiunto quando la potenza di input è uguale alle perdite. Tra le perdite, ovviamente ,deve essere considerata anche la energia trasferita agli elettroni accelerati. L’intensità massima del campo è costante in tutta la guida d’onda.

Diversamente dalla guida d’onda in movimento per la quale la sorgente di microonde deve collocarsi all’inizio della guida d’onda, per la guida d’onda stazionaria la sorgente può essere collocata in qualsiasi punto della guida.

Accelerazione con onda stazionaria

Effetto di raggruppamentoNella prima parte della guida d’onda gli elettroni vengono compattati. Si consideri la figura che rappresenta un’onda istantanea. Gli elettroni vengono immessi nella guida d’onda lungo l’asse di simmetria in modo che la loro posizione in relazione alla intensità del campo elettrico sia rappresenta dai punti segnati sulla curva. Consideriamo un elettrone nel punto A, esso riceve una forza dal campo elettrico che lo accelera lungo l’asse di simmetria. Un elettone che si trova dietro di lui viene accelerato con una forza maggiore per cui sarà spinto in avanti di fase rispetto a quella di A. Un elettrone che si trova davanti ad A riceverà una forza minore o addirittura sarà decelerato e sarà sorpassato dall’elettrone che si trovava in A. Vi è quindi una tendenza a raggruppare gli elettroni sull’onda nei punti A e A’. La esatta posizione nella quale vengono raggruppati dipende dalla intensitàdel campo elettrico, cioè dalla ampiezza dell’onda e dalla relazione tra la velocità dell’onda e la velocità iniziale dell’elettrone. La prima parte della guida d’onda è chiamata tratto di raggruppamento “buncher section”. Alla fine di questo tratto gli elettroni ottengono una velocità che è vicina a quella della luce; procedendo lungo la guida d’onda ricevono ancora energia in funzione della intensità del campo elettrico nel punto sull’onda al quale sono stati raggruppati e dalla lunghezza della guida d’onda. L’aumento di energia è espresso in un aumento relativistico della massa.

Effetto di raggruppamento

Energia degli eletroni

v/c m/m0

15KeV 0.327 1.03

1 MeV 0.942 21.96

4 MeV 0.993 8.83

6 MeV 0.997 12.74

10MeV 0.998 23.57

15 MeV 0.99945 30.35

21 MeV 0.99971 42.1

L’energia della radiazione emessa da un LINAC dipende da tre parametri:

• potenza in ingresso P durante ciascun impulso (l’intensità del campo elettrico varia secondo )• frequenza delle microonde• dalla corrente del fascio di elettroni all’ingresso della guida

Questi sono i parametri che vengono variati per creare fasci di diversa energia.

L’energia dipende anche dalle caratteristiche meccaniche della guida d’onda, che , ovviamente, però non possono essere variate.

P

Controllo dell’energia degli elettroni accelerati

L’intensità di dose per un LINAC convenzionale a 1m dalla sorgente è mediamente circa 200-500cGy/min. La radiazione è prodotta a impulsi per cui questa intensità è determinata sia dalla corrente del fascietto di elettroni durante l’impulso che dalla PRF(frequenza di ripetizione dell’impulso).Se la PRF è di 250Hz, la dose per impulso deve essere circa 0,01 ÷ 0,03 cGy.

Per ottenere questa intensità di dose per impulso il fascietto deve avere una corrente di :

• 100-200 mA per produrre fasci di fotoni • circa 1 mA per produrre fasci di elettroni

Intensità della corrente di elettroni

La grande differenza di intensità di corrente richiesta per produrre i due fasci di diversa qualità può costituire un rischio per il paziente.

Sono necessari dispositivi di controllo affidabili affinchè il LINAC non funzioni con alte correnti per terapia con elettroni o basse correnti per terapia con fotoni.

Entrambi i tipi di acceleratore sono ancora in produzione a dimostrazione che nessuno dei due modi di accelerazione ha dei netti vantaggi rispetto all’altro.

Nella modalità ad onda stazionaria la ampiezza del campo elettrico all’interno della guida ècostante, mentre nella modalità a onda in movimento l’intensità del campo elettrico si attenua lungo la guida.Per questo motivo la modalità ad onda stazionaria accelera gli elettroni a una energia maggiore a parità di lunghezza della guida d’onda per una data potenza di alimentazione. Ciòimplica che se è importante la dimensione della guida d’onda nella realizzazione del LINAC, la modalità a onda stazionaria ha dei netti vantaggi.

Entrambe le modalità richiedono potenze di picco simili per ottenere la medesima energia degli elettroni ma la potenza media è sensibilmente più alta per un sistema a onda stazionaria a causa del tempo di raggiungimento del massimo campo elettrico, circa dopo un microsecondo dall’iniezione. Per accelerare elettroni da 6MV il sistema a onda in movimento richiede una potenza di alimentazione di 2MW, mentre il sistema a onda stazionaria una potenza di 2,5MW.

Se dal punto di vista ingegneristico una o l’altra modalità richiedono caratteristiche costruttive molto diverse, dal punto di vista dell’utente non vi è alcuna differenza significativa.

Guide d’onda con onda stazionaria o in movimento?

Per ottenere un sistema affidabile di accelerazione a guida d’onda è necessario che vengano attuati i seguenti tre principi costruttivi:

•Il materiale deve avere una buona conducibilità elettrica•Le dimensioni devono essere realizzate con alta precisione•La guida deve avere una alta stabilità dimensionale.

Il materiale generalmente utilizzato è il rame e la struttura deve avere un alto grado di rigidità, anche in presenza di espansione termica.

La precisine meccanica con la quale deve essere realizzata la guida d’onda è dell’ordine del 0.01mm. Durante il funzionamento, sia perchè si instaurano delle correnti di perdita sia perchèalcuni elettroni possono colpire le pareti, la guida d’onda può surriscaldarsi e le dimensioni possono variare significativamente. Per questo motivo la guida è situata all’interno di un involucro dove scorre acqua a temperatura controllata.

Tipicamente le dimensioni di una guida d’onda sono da 1 a 3 metri di lunghezza, in funzione dell’energia degli elettroni, e circa 15cm in diametro. Tale sistema pesa circa alcune tonnellate e deve essere adeguatamente supportato e bilanciato durante la rotazione dell’intera macchina.

Requisiti costruttivi della guida d’onda

Il modulatore e la sorgente di microondeIl modulatore

Il modulatore è un circuito che ha il compito di fornire gli impulsi di tensione al Magnetron o al Klystron e che determina la PRF( frequenza di ripetizione dell’impulso). Per particolari applicazioni gli acceleratori possono lavorare con un dose rate che assume valori diversi, ad es. 50 o 250 o 1000cGy al minuto. La variazione del dose-rate viene effettuata solitamente variando la PRF.

Sorgente delle microonde – Magnetron e KlystronGli acceleratori lineari convenzionali lavorano con microonde di 3000 MHz . La sorgente delle microonde è costituita da un Magnetron o da un Klystron.Per accelerare elettroni a energie inferiori a 10 MeV è sufficiente un magnetron che opera a una potenza di 2.5-3 MW. Per energie superiori è necessario utilizzare un magnetron di potenza 5MW o un Klystron di potenza 7MW. In linea di principio non vi sono differenze tra le due sorgenti e la scelta dell’una o dell’altra è solo una convenienza commerciale.

Magnetron e Klystron

Il magnetron solitamente è più piccolo e lavora a un voltaggio inferiore per cui può essere montato nella struttura ruotante.

Il klystron è più voluminoso, lavora a una potenza maggiore per cui deve essere immerso in un bagno di materiale isolante, olio. Ciòobbliga il suo montaggio nella struttura fissa dell’acceleratore e la potenza delle microonde deve essere trasmessa attraverso giunture rotanti. Inoltre il Klystron viene alimentato con una differenza di potenziale di 100KV. All’interno del Klystron vi sono elettroni che accelerati con tale potenziale possono sbattere contro le pareti e creare radiazione di frenamento di intensità non trascurabile. Vi è quindi un potenziale rischio di esposizione esterna. Per ridurre tale rischio il Klystron viene chiuso all’interno di un contenitore di metallo schermante.

Vuoto

Le guide d’onda di trasmissione, il cannone di elettroni, la guida d’onda di accelerazione, il sistema di trasporto del fascio di elettroni devono essere sotto vuoto. La pressione minima all’interno del sistema deve essere di 1.3*10-3Pa o 10-5Torr. Per operare in condizioni di pulizia che consentono una vita media dei vari componenti sufficientemente lunga è opportuno avere all’interno delle strutture una pressione di almeno 1.5*10-5 Pa

Gas ad alta pressione

Le flange di connessione tra il magnetron e le guide di trasmissione devono essere riempite di gas per il raffreddamento dell’involucro in vetro del magnetron e il gas deve essere ad alta pressione per prevenire le scariche. Il gas solitamente è il freon o SF6 a una pressione di 2 atmosfere.

Per evitare il danneggiamento dell’intera struttura dell’acceleratore, sono presenti dei sistemi di misura della pressione che bloccano (interlock) il funzionamento del LINAC se il valore scende sotto i livelli minimi.

Vuoto, gas ad alta pressione e raffreddamento

La temperatura della riserva d’acqua è tenuta al valore di circa 1°C per mezzo di un sistema di raffreddamento che è attivato da un circuito termostatico di controllo.

Il sistema comprende anche un circuito di riscaldamento che viene attivato quando tutto il sistema èalloggiato in una ambiente non riscaldato (impianto sul tetto del LINAC)

Il raffreddamento della riserva d’acqua può essere effettuato o con scambi di calore tra acqua e acqua o tra acqua e aria.

Raffreddamento

Raffreddamento

L’acqua è fatta circolare attingendo da una riserva d’acqua. Poiché la quantità di potenza da dissipare è diversa per ciascun componente del LINAC, vi sono delle valvole di controllo sia in ingresso che in uscita. Il funzionamento viene bloccato se ciascun componente non èsufficientemente raffreddato

Gli elettroni prodotti dal catodo per effetto termoionico sono focalizzati elettricamente verso la guida d’onda per mezzo di un catodo e di un anodo a forma convessa. Il potenziale negativo a impulsi è fornito dal modulatore.

Il fascietto di elettroni si forma passando attraverso un piccolo foro nell’anodo.

Il catodo è generalmente costituito da una spiralina di tungsteno attraverso la quale passa una corrente elettrica. La corrente del fascio di elettroni che entra nella guida può essere controllata variando la temperatura della spiralina e, quindi, la corrente di riscaldamento.

Produzione - Cannone elettronico

Il fascio di elettroni, dalla sua produzione e trasporto

Si agisce sull’intensità di corrente del cannone elettronico per :

•Passare da una modalità all’altra per LINAC che producono fasci sia di X che di elettroni (necessità di avere intensità di corrente molto diversa)

•In modalità fotoni per variare l’energia massima di accelerazione (effetto di raggruppamento)

•Per variare il dose rate in uscita

Il percorso degli elettroni dal canone elettronico fino alla testata deve essere controllato da tre distinti elementi che utilizzano campi magnetici:

•Le bobine di indirizzamento: la direzione del fascio deve essere regolata, per mantenere la sua direzione allineata con la guida d’onda

•Le bobine di focalizzazione: il fascio di elettroni deve essere continuamente focalizzato per impedire divergenze e per mantenere piccole le dimensioni della sua sezione traversa

•Magnete di deflessione: a parte i casi in cui la testata sia in asse con l’acceleratore, la direzione del percorso del fascio di elettroni deve essere ruotata affinchè esso raggiunga il target o il foglio diffusore

Il sistema di trasporto degli elettroni

Quando gli elettroni attraversano la guida d’onda non viaggiano esattamente lungo l’asse centrale per :

• presenza di componenti radiali del campo elettrico delle microonde

•presenza di campi magnetici esterni: il campo magnetico terrestre e i campi che derivano da materiali ferromagnetici sia della struttura che dell’edificio. Essi con il ruotare del gantry possono variare in quanto cambia la posizione della guida rispetto ad essi.

Per queste cause la direzione del fascio di elettroni deve essere continuamente corretta con delle bobine di indirizzamento, collocate una all’ingresso della guida, lato a bassa energia, e l’altra alla fine, lato ad alta energia.La bobina in ingresso corregge per disallineamenti del fascio di elettroni prodotto nel canone elettronico, mentre quella alla fine corregge per deflessioni avvenute all’interno della guida. Poiché le correzioni devono essere effettuate per le diverse posizioni della testa, le correnti che attraversano le bobine devono essere dinamicamente controllate. Se il controllo delle bobine di sterring fallisce allora vengono persi elettroni con una conseguente perdita del dose rate e una indesiderata produzione di raggi X. La seconda bobina nella parte ad alta energia della guida indirizza gli elettroni o contro il target, per la produzione di raggi X, o contro il foglio diffusore, direttamente (configurazione “on line”) o indirettamente, configurazione “off line”.La posizione di incidenza sul target influenza la distribuzione di dose del campo di fotoni. Per ottenere le specifiche richieste di omogeneità e simmetria l’alimentazione della seconda bobina deve essere continuamente corretta in base a segnali di controllo derivanti dai sensori del campo in uscita collocati nella testata: le camere monitor.

Bobine di indirizzamento (steering)

Durante l’accelerazione all’interno della guida d’onda gli elettroni sono soggetti a forze che tendono a divergere il fascio per :

• presenza di una componente radiale del campo elettrico• per le forze di repulsione colombiana tra gli elettroni stessi.

Tale effetto diminuisce all’aumentare dell’energia poichè la componente radiale del campo elettrico rimane costante mentre il momento aumenta e il fascio diventa più rigido.

Per tali motivi è richiesta una forte azione di focalizzazioneall’inizio della guida d’onda, mentre essa può non essere necessaria alla fine.

Un malfunzionamento del sistema di focalizzazione dovuto, ad esempio all’alimentazione delle bobine con correnti anomale, provoca la produzione di raggi X generati dal frenamento degli elettroni contro le pareti della guida d’onda e può modificare la distribuzione di dose all’interno del campo utile.

La potenza dissipata all’interno delle bobine di focalizzazione è molto elevata per cui esse devono essere raffreddate per mezzo del sistema di raffreddamento ad acqua.

Bobine di focalizzazione

Il campo di focalizzazione è fornito da dei solenoidi, detti bobine di focalizzazione.

Quando un acceleratore lavora con energie degli elettroni superiori a 6 MeV la guida d’onda non puòessere in linea con l’asse centrale del fascio di trattamento (tipologia A) poiché le dimensioni della guida sarebbero tali da localizzare l’isocentro a una distanza dal pavimento troppo elevata.

Curvatura del fascio

Per avere dimensioni della testa più piccole è necessario che la guida d’onda sia parallela o a un angolo non superiore di 30° rispetto all’asse di rotazione. Per tale configurazione la traiettoria del fascio prodotto dalla guida d’onda deve essere ruotata verso il target o il filtro diffusore.

Vi sono due modi per realizzare tale curvatura: a 90° e a 270°.

Gli elettroni che emergono dalla guida d’onda entrano in una “scatola” piatta sotto vuoto che si trova tra i due poli piani di un dipolo magnetico. Per una macchina ad una sola energia tale dipolo può essere un magnete permanente. Per le macchine a più energie è un elettromagnete che produce un campo magnetico variabile.Il campo magnetico deve avere esattamente l’intensità necessaria per curvare la traiettoria degli elettroni dell’angolo esistente tra l’asse della guida d’onda e l’asse del fascio di trattamento. Il raggio di curvatura della traiettoria di un elettrone in un campo magnetico uniforme è data dalla relazione:

r = m×v / e×B

Curvatura del fascio a 90°

Più alta è la velocità degli elettroni minore è la curvatura impressa dal dipolo magnetico.

Quindi, elettroni di diversa energia, per arrivare nello stesso punto della testata, devono essere deflessi da diverse intensità di campo magnetico.

Dispersione in energia - ΔEGli elettroni che escono dalla guida d’onda hanno uno spettro energetico, anche se pur molto

stretto; il campo magnetico ne provoca una dispersione, ne risulta che il fascio di elettroni arriva

sul target o foglio diffusore elungato, dando origine a una macchia focale a forma ellittica nella

direzione longitudinale (asse della guida d’onda) (A in fig.). Questa è la ragione per cui le

caratteristiche di omogeneità e simmetria del campo sono peggiori nella direzione della guida,

inplane.

Curvatura del fascio a 90° con campo magnetico costante

Dispersione spaziale ed angolare - ΔE e ΔΦ

Se gli elettroni entrano nella “scatola di curvatura” leggermente traslati o con direzione non parallela all’asse della guida emergono in punti diversi e con direzioni divergenti (B e C in fig )

A CB

Lo scopo di un sistema di curvatura a 270°è di produrre una curvatura acromatica tale che un elettrone colpisca il target o il foglio diffusore nella stessa posizione e con la stessa direzione, indipendentemente dall’energia.

Curvatura del fascio a 270°

Piano dell’orbita Piano perpendicolare

Quando un elettrone entra nel campo magnetico segue una curvatura che dipende sia dall’energia che dall’intensità del campo. Gli elettroni più energetici penetrano di più all’interno del campo e sono soggetti a una intensità via via maggiore. Durante la prima parte del cammino gli elettroni si disperdono lungo la linea AB in funzione della loro energia. Durante la seconda parte dell’orbita gli elettroni convergono in modo da emergere dal campo di deflessione nello stesso punto e con la stessa direzione.

Le facce dei poli normali al piano del fascio hanno una forma tale che il gap tra essi è iperbolico. Nel piano del fascio la intensità del campo magnetico aumenta radialmente nella direzione AB.

Curvatura del fascio a 270°

Senza gradiente del campo magnetico

Con gradiente del campo magnetico

Curvatura acromatica del fascio – diverse soluzioni

Piano perpendicolare

Jorgen Olofsson

La testata del Linac è quella parte della macchina che “converte” il fascietto di elettroni in un fascio, di raggi X o di elettroni, utile per il trattamento.

Decrizione generale - Componenti

• target: per la produzione di raggi X di frenamento

• collimatore primario: cono interno che definisce le dimensioni massime. Lo spessore delle pareti del cono sono tali da consentire una trasmissione non superiore a 0,2%. Il materiale con il quale è costruito può essere acciaio e piombo o una lega di tungsteno e rame. Se devono essere ridotte le dimensioni del cono viene utilizzato l’uranio impoverito

•filtro omogeneizzatore: per X, produce una distribuzione di dose uniforme all’interno del campo radiante.

•filtro diffusore: per elettroni, estende la sezione del campo

•camere monitor: set di camere a ionizzazione che hanno il compito di misurare l’intensità di dose e la dose all’interno del campo

Questi elementi sono tra loro solidali, cioèmontati in modo rigido rispetto alla struttura meccanica dell’acceleratore.

La testata

• collimatori secondari mobili: costruiti con materiali pesanti, tungsteno, piombo o leghe pesanti e sono installati in coppia. Per minimizzare la penombra del campo radiante la superficie internasi proietta sui limiti del target. Questo sistema di collimazione secondario definisce campi rettangolari di dimensioni variabili in maniera continua, fino a un valore massimo che dipende dalle dimensioni interne del cono del collimatore primario (solitamente 40x40cm2 a 1m dalla sorgente). Chiaramente la relazione tra spaziatura tra la copia di collimatori e le dimensioni del campo non è univoca poiché dipende dalla distanza di rilevazione delle dimensioni del campo

•I filtri a cuneo: possono essere inseriti prima dello specchio o esternamente alla testata nel porta accessori.

•Il sistema ottico: consente di visualizzare il campo definito dai collimatori secondari.

Affichè la visualizzazione luminosa del campo sia in grado di simulare correttamente il campo radiante ènecessario che la distanza tra la lampadina e lo specchio sia esattamente uguale alla distanza tra la sorgente e lo stesso.

La testata

La rimanente parte della testata è in grado di ruotare attorno all’asse centrale del fascio. Essa èmontata all’interno di una struttura ruotante alla quale è agganciato un porta accessori che consente l’introduzione rigida e solidale con la rotazione di questa parte della testata di accessori meccanici o ottici.

• reticolo: finestra sottile di plastica che contiene fili radioopachi la cui intersezione definisce l’asse del fascio

• ulteriori sistemi di collimazione da posizionare nel portaoggetti (protezioni aggiuntive)

La testata

La testata

LINAC Siemens

La testata

Siemens

La testata

Varian

La testata

ELEKTA

Target

•Diversamente dai target utilizzati in diagnostica, nei LINAC i target sono posti perpendicolarmente alla direzione del fascio di elettroni, in quanto a queste energia i raggi X di bremstralung vengono principalmente prodotti lungo la stessa direzione del fascio.

•Inoltre a queste energie l’efficienza di produzione dei raggi X è molto elevata per cui non vi sono grossi problemi di raffreddamento del target. Il raffreddamento viene ottenuto facendo fluire l’acqua all’interno di un blocco di rame nel quale è posizionato il target stesso.

•Per una data energia del fascio di elettroni incidente, lo spettro dei raggi X uscenti dipende sia dal numero atomico del materiale di cui ècomposto il target sia dallo spessore del target stesso.

Produzione di raggi X

•Mediamente per energie fino a 10 MeV il target è sottile e di tungsteno, mentre per energie superiori è preferibile utilizzare un target spesso di alluminio.

Distribuzione angolare

9/3

La testata

Siemens Varian

• Il fascio di raggi X che viene prodotto ha una distribuzione fortemente piccatala nella direzione del fascio di elettroni.

• Maggiore è l’energia più piccata è la distribuzione di dose

• Nelle condizioni ideali per le quali il fascio di elettroni arriva sul target in modo perpendicolare e la intensità di elettroni sul target è uniforme, la curva è perfettamente simmetrica. I limiti della curva sono definiti dal sistema di collimazione primario posto all’interno della testata.

Il filtro omogeneizzatore

La funzione principale del filtro omogeneizzatore è quella di rendere piatta tale curva. Esso ha la forma di un cono che assorge i raggi X in maniera differenziata, dal centro del fascio alla periferia.

8MV senza filtro

20MV senza filtro

con filtro

La forma del filtro omogeneizzatore viene determinata avendo come obiettivo il raggiungimento dell’omogeneità di dose all’interno del campo radiante in un fantoccio ad acqua e a una certa profondità, i.e. 10cm.

Quindi la sua forma dovrà tener conto di numerosi fattori:

• raggi X diffusi all’interno del filtro stesso

• diffusione e degrado in energia dei raggi X nel mezzo.

Il filtro omogeneizzatore

target

La posizione del filtro omogeneizzatore rispetto al centro del fascio è molto critica. Se non è posizionato in maniera corretta la distribuzione di dose può risultare non piatta e asimmetrica. La non simmetria viene misurata dalle camere monitor.

Evidentemente la forma e le dimensioni del filtro omogeneizzatopre dipendono dall’energia del fascio. Un Linac che produca più di una energia di fotoni deve avere un filtro omogeneizzatopre per ogni energia.

Per diverse energie

Infine anche una piccola variazione di energia dei raggi X può produrre una distribuzione di dose sotto o sovra attenuata.

Il filtro omogeneizzatore

•I sistemi di collimazione vengono costruiti in Pb legato ad altri metalli per migliorare le proprietà meccaniche e di lavorazione.

•Lo spessore è di parecchi centimetri (7-8cm).

Collimatori secondari che definiscono le dimensioni del campo

•I collimatori secondari devono essere tali che per ogni apertura consentita il lato interno del blocco di collimazione deve proiettarsi verso il limite del target, collimatori focalizzati. La meccanica di movimento è assai complessa , il movimento avviene lungo un arco centrato sul target. Se cosìnon fosse non solo aumenterebbe la penombra ma la penombra cambierebbe con le diverse posizioni assunte dal collimatore (dimensioni del campo).

•La penombra del campo dipende oltre che dalle dimensioni della macchia focale anche dalla posizione dei collimatori rispetto alla sorgente. Una copia di collimatori deve necessariamente stare piùvicina alla sorgente della seconda coppia, ne segue che la penombra dei collimatori più interni èmaggiore di quella dei collimatori più esterni.

Il MLC consiste in due banchi contrapposti di lamelle attenuatrici, ciascuna delle quali può essere posizionata in maniera indipendente.

Le lamelle devono essere :

•sufficientemente spesse da consentire la necessaria attenuazione del fascio.

•sufficientemente strette per fornire la necessaria risoluzione spaziale nella direziona perpendicolare al movimento delle lamelle: esse sono larghe solitamente 1cm nel piano dell’isocentro, ma in mini o micro MLC possono raggiungere anche i 4-3mm.

La risoluzione spaziale nella direzione di movimento di ciascuna lamella è determinata dalla precisione del sistema di controllo ed è solitamente migliore di 1mm.

Gli acceleratori di più recente costruzione sono dotati di un sistema di collimazione multilamellare, MLC, situato all’interno della testato o ad essa solidale. Esso può produrre campi di forma irregolare ed ha l’enorme vantaggio di essere comandato in remoto alla console di comando, senza dover entrare nella sala di trattamento per inserire le personalizzazioni tra un campo e l’altro.

Collimatori multilamellari - MLC

altezza

lato

larghezza

punta

Lunghezza - direzione di movimento

Tra una lamella e l’altra, per tutto lo spessore, ci deve essere un gioco per consentire il movimento dell’una a fianco dell’altra e questo consente una significativa trasmissione della dose che può essere minimizzata sagomando i fianchi della lamella in due modi:

Fianco sagomato secondo la divergenza - gap

Collimatori multilamellari – MLC, lato

altezza

lato

larghezza

punta

Lunghezza - direzione di movimento

• a gradino (configurazione (a))• a mo di lingua e scanlatura, tongue and groove(configurazione (b))

Il MLC può essere posizionato all’interno della testata secondo diverse architetture:

• MLC posizionato esternamente alla testata (Varian), collimatore terziario

• MLC che sostituisce un collimatore secondario più esterno(lower jaws per Siemens e CGR, upper jaws per Elekta)

• MLC che sostituisce un collimatore secondario più interno con collimatore di backup(Elekta)

Collimatori multilamellari – Varie configurazioni

Nella figura viene visualizzata l’architettura nella quale il MLC sostituisce il blocco diaframmi superiore (Elekta). I due banchi di lamelle di tungsteno sono posizionati all’interno della testata immediatamente sotto il filtro omogeneizzatore e il filtro motorizzato.

Collimatori multilamellari – MLC Elekta

•In questa posizione le lamelle sono circa a un terzo della distanza tra la sorgente e l’isocentro e hanno una larghezza di circa 3mm per proiettare all’isocentro una larghezza di 1cm.

•Lo spessore delle lamelle è di circa 7cm, mediamente è sufficiente a ridurre l’intensitàdi dose al 1%.

•la radiazione di fuga mediamente ai fianchi di ciascuna lamella è del 2% con punte locali del 5%.Tale livello di attenuazione per l’intera area del campo massimo non è accettabile per cui sono presenti i collimatori di backup che si muovono nella stessa direzione delle lamelle ed hanno l’apertura della lamella più retratta. Essi forniscono una attenuazione anche fino a un decimo per cui la radiazione di fuga totale è di circa lo 0,5% della dose che si misura al centro del campo.

•I MLC possono avere lamelle con la punta arrotondata o piatta. La forma arrotondata ha lo svantaggio di consentire una trasmissione nel punto di chiusura anche del 50-100%, ma il vantaggio di fornire una dimensione delle penombra che non dipende dall’apertura della lamella.

•Il MLC con la lamella piatta può avere una singola focalizzazione( solo sul lato della lamella) o doppia focalizzazione (lato e punta).Questi ultimi hanno la punta della lamella piatta che traccia ladivergenza del fascio mentre la lamella si muove di moto a pendolo e non lineare.

•Per motivi di sicurezza meccanica, per qualsiasi configurazione, in corrispondenza alla chiusura di lamelle contrapposte vi è un gap. La dimensione del gap sul piano dell’isocentro può essere ridotta posizionando la chiusura delle lamelle lontano dall’asse centrale.

Problemi di trasmissione ancora più seri si verificano in corrispondenza alla chiusura di lamelle contrapposte.

MLC con doppia focalizzazione

Collimatori multilamellari – MLC, punta

Aapm Report No. 72,Basic Applications Of Multileaf Collimators

Collimatori multilamellari – MLC, punta e penombra

Allineamento della lamella

Punta focalizzataSoluzione più

complessa

Punta dirittaNon utilizzata per

grandi campi

Punta arrotondataLa più frequentemente

utilizzata

Penombra geometrica

J.Olofsson, Dublin 2008

Il filtro a cuneo viene caratterizzato in base a un angolo che quantifica l’effetto del cuneo. Esso è l’angolo che esiste tra la perpendicolare all’asse del fascio e la isodose “rettificata” (def.1) oppure l’angolo che esiste tra la normale alle isodosi sull’asse centrale e l’asse centrale stessa (def.2); le valutazioni sono eseguite in un punto sull’asse centrale a un determinata profondità in un fantoccio H2Oeq.

In poche parole, esso rappresenta l’angolo di rotazione delle curve di isodose.

Filtri a cuneo, angolo del filtro

In molte situazioni è necessario produrre un gradiente di dose all’interno del campo radiante sia per compensare il gradiente di dose che deriva dalla combinazione di più campi sia per compensare l’incidenza obliqua del campo sulla cute del paziente. Tale gradiente viene realizzato con i filtri a cuneo.

Definizione 1Definizione 2

Filtri a cuneo – Tipi di filtro

Si possono individuare tre tipi di filtro a cuneo:

•Filtro fisico a cuneo removibile (PW)

•Filtro fisico a cuneo universale o motorizzato

•Filtro a cuneo virtuale o dinamico (DW – EDW – VW)

PW UW DW-EDW-VW

J.Olofsson, Dublin 2008

• Per produrre un gradiente costante all’intero del campo, il filtro non ha una sezione triangolare ma una forma complessa che dipende sia dell’attenuazione del fascio primario che dalla radiazione diffusa all’interno del mezzo

• Il materiale utilizzato per costruire i filtri a cuneo è analogo a quello utilizzato per il filtro omogeneizzatore (alluminio o lega ).

• Possono essere montati sia internamente alla testata che esternamente. Se stanno all’interno, solitamente vengono posti sopra lo specchio per cui è possibile vedere il campo luminoso. Essi inoltre sono piccoli in dimensione ma richiedono un altro grado di precisione per il loro posizionamento poiché anche piccoli scostamenti possono comportare significative variazioni di dose sull’asse centrale del fascio. Se vengono montati esternamente allora sono più grandi, ma richiedono un minor grado di precisione di posizionamento.

• Come vedremo più avanti i LINAC erogano in base al valore delle Unità Monitor. La presenza del filtro altera la relazione che esiste tra dose e UM, cGy/UM. Ad.es. per LINAC Siemens, nella condizione di riferimento dove Dose /U.M. = 1 cGy/U.M. diventa

0,61 cGy/U.M. per W150,53 cGy/U.M. per W300,33 cGy/U.M. per W45

E’ chiaro che la presenza o l’assenza del filtro o l’uso di un filtro sbagliato altera considerevolmente la dose fornita al paziente a parità di U.M.. Per evitare errori di così grande entità è necessario che le macchine di trattamento siano in grado di attivare dei controlli tali da inibire la terapia quando viene inserito di un filtro a cuneo diverso da quello prescritto (R&V).

Filtri a cuneo removibili – PW (filtri fisici)

La distribuzione di dose risultante è la somma pesata della distribuzione ottenuta con il filtro e ladistribuzione uniforme. La frazione necessaria per produrre un determinato angolo θ ' da un filtro motorizzato di angolo θ (solitamente 60°) può essere determinata utilizzando concetti di geometria analitica.

Filtro fisico universale o motorizzato - Linac Elekta

Un unico filtro a cuneo che fornisce il massimo angolo di curvature delle isodosi richiesto ( solitamente 60°); esso è inserito nel campo di trattamento solo per una frazione della dose.

Il filtro universale o motorizzato è molto utilizzato, poiché non richiede l’inserimento manuale da parte del tecnico. Tuttavia ha degli svantaggi rispetto al filtro rimovibile.

• Le distribuzioni di dose che derivano da un unico filtro a cuneo universale necessariamente hanno tutte la stessa forma mentre le distribuzioni di dose che derivano dai filtri rimovibili possono avere anche forme diverse, ad es. concave

• In generale vengono utilizzati piccoli angoli con grandi campi e grandi angoli con piccoli campi. Come conseguenza il filtro universale deve avere un grande angolo e coprire grandi campi. Lo spessore sull’asse è, quindi, sicuramente maggiore dello spessore che avrebbe un qualsiasi filtro che esso rimpiazza. Quindi il fattore di attenuazione del filtro è molto piùgrande.

Filtro universale o motorizzato - Linac Elekta

A parità di gradiente lo spessore del filtro al centro aumenta con le dimensioni del campo max consentito

Il profilo di dose può essere pensato come composto da due parti: la prima è un profilo uniforme erogato con il collimatore nella posizione iniziale determinata dalle dimensioni richieste del campo, il secondo erogato mentre un emidiaframma si muove all’interno del campo.

Il gradiente richiesto può essere somministrato in due modalità:

• variando la velocità di movimento dell’emidiaframmaall’interno del campo mantenendo costante l’intensità di dose (MU/min) - LINAC della Varian

• variando l’intensità di dose e mantenendo costante la velocità di movimento dell’emidiaframma - LINAC della Siemens.

Filtri dinamici o virtuali - VW

Il termine di filtro dinamico o virtuale viene impiegato per descrivere la produzione di un fascio filtrato utilizzando il movimento del collimatore durante l’irraggiamento.

Phys. Med. Biol. 43 (1998) 2651–2663

Filtri dinamici o virtuali - VW

MU(x)

0

50

100

150

200

250

-30 -20 -10 0 10 20 30

x

MU

Andamento delle U.M. erogate in funzione della posizione laterale all’isocentro

La produzione di un profilo filtrato con i filtri virtuali (VW) ha dei vantaggi rispetto ai filtri fisici (PW) perché:

• Non è necessario entrare nella sala di trattamento per posizionare il filtro fisico, la gestione è

remota, alla consolle di trattamento

• Possibilità di produrre angoli arbitrati

• Possibilità di produrre campi di maggiori dimensioni non essendo queste limitate dalle dimensioni fisiche del filtro

• Fattore filtro circa uguale a 1 per ogni angolo e dimensione del campo (VW della Siemens)

• La dose periferica fuori campo è significativamente più bassa rispetto ai PW

Filtri dinamici o virtuali - VW

Il fascio di elettroni quando emerge dalla guida d’onda ha dimensioni molti piccole, sezione circolare di diametro circa 2mm.

Produzione di un fascio di elettroni

La produzione di un fascio di elettroni utile per i trattamenti, cioè omogeneo e adeguatamente confinato si realizza tramite fogli diffusori e collimatori esterni

Metodi per l’omogeneizzazione del campo:

•Un foglio diffusore

•Due fogli diffusori

•Scansione del fascio tramite un campo magnetico

Metodi per la collimazione secondaria:

•Applicatori chiusi o aperti

•Trimmer, collimatori variabili

Lo spessore e il materiale dei fogli diffusori devono essere tali da :• diffondere efficacemente per coprire adeguatamente le dimensioni massime del campo consentito • produrre la minor perdita di energia • produrre la minor quantità di bremstralung (contaminazione X) (1-2%)

Diffusione con foglio sottile

Fogli diffusori

Materiale pesante per massimizzare la diffusione, oro o acciaio, spessore 0,05÷0,4mm

Materiale leggero per minimizzare la radiazione di frenamento, aluminio, spessore 1÷3mm

Linac Siemens 6MeV 9MeV 12MeV 15MeV 18MeV 21MeV

Primary foil / acciao oro oro oro oro

spessore [μm] / 51-76 102-152 203-254 203-254 254-305

Secondaryfoil

materiale alluminio

spessore [μm] 1016

Fogli diffusori

Esempio:

• Nel tragitto tra il foglio diffusore e il paziente gli elettroni sono soggetti a molte diffusioni in aria per cui per produrre un fascio sufficientemente collimato, il sistema di diaframmazione deve essere il più vicino possibile al paziente, quindi i collimatori per raggi X interni alla testata non possono essere impiegati per collimare gli elettroni

• Un materiale ad alto numero atomico è adeguato per fermare un fascio di X ma non per un fascio di elettroni in quanto produce una significativa quantità di X. Il materiale utilizzato per i collimatori aggiuntivi è a basso numero atomico, come l’alluminio

Il funzionamento dell’acceleratore in modalità elettroni impone requisiti aggiuntivi nei vari elementi presenti all’interno della testata rispetto al fascio di raggi X. In particolare lo specchio deve essere sufficientemente radiotrasparente, viene generalmente costruito con un foglio di plastica ricoperta da uno strato sottile di alluminio. Analogamente anche le camere monitor devono essere sufficientemente trasparenti alle radiazioni.

Produzione di un fascio di elettroni

•Il fascio prodotto dal foglio diffusore ha una forma gaussiana (linea continua). Il profilo di dose viene migliorato dagli elettroni diffusi dalle pareti interne del collimatore aggiuntivo. Nonostante siano degradati in energia, essi aggiungono dose ai limiti del campo e migliorano significativamente l’uniformità di dose all’interno del campo.

•La quantità di elettroni che colpisce le pareti può essere controllata variando le dimensioni del collimatore primario le quali limitano il numero di elettroni che colpiscono le pareti interne del collimatore secondario

Il processo di diffusione degli elettroni introduce alcune caratteristiche indesiderate al fascio di elettroni: riduce l’energia, allarga lo spettro energetico degli elettroni, e introduce raggi X di contaminazione.

L’alternativa alla diffusione, che viene comunque scarsamente implementata, è di estrarre il fascietto a pannello dal sistema d trasporto degli elettroni e di utilizzare la deflessione prodotta da un magnete per scansionare il fascio all’interno del campo di trattamento richiesto.

Non sono richiesti particolari requisiti di risoluzione poiché il fascio di elettroni, pur avendo all’uscita del sistema di accelerazione una sezione con diametro di pochi millimetri, viene diffuso dall’aria presente nella testa del LINAC e alla cute del pazienta presenta dimensioni relativamente estese. Una scansione fine non migliora considerevolmente ne la uniformità ne la forma del campo.

Produzione di un fascio di elettroni - Scansionamento

Collimatori fissi

Sono agganciati alla testata

I collimatori secondari degli X o si aprono per fittarel’apertura dei collimatori fissi o si aprono completamente

Dimensioni e forme diverse vengono realizzate con maschere in lega

Collimatori variabili - Trimmers

Essi consentono di ottenere campi rettangolari di dimensioni variabili. Si muovono in sincronia con i collimatori secondari per fotoni.

Collimatori variabili - Trimmers

Effetti sulle isodosi delle diverse modalità di sagomare il campo

Con collimatore fisso e riduzione

dell’apertura

Con variabile e maschera sul

paziente

Privo di fogli diffusori o di sistema di

scansionamento

L’ omogeneità di dose all’interno del campo è

ottenuta solamente per diffusione degli elettroni

da parte delle pareti dell’applicatore

LINAC mobili per IORT (solo elettroni)

Novac7