Máy gia tốc là thiết bị làm tăng tốc các hạt vi mô tích điện nhƣ hạt alpha, proton, electron bằng điện trƣờng. Những máy gia tốc đầu tiên ra đời là các máy gia tốc thẳng kiểu tĩnh điện. Đó là máy gia tốc Walton Cockroft và Van de Graff. Lawritson và Sloan đã cải tiến đƣa ra loại máy gia tốc thẳng không sử dụng điện trƣờng một chiều để gia tốc mà dùng điện trƣờng xoay chiều. Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, đặc biệt là công nghệ vi sóng, các loại máy gia tốc ra đời và những nguồn phát sóng siêu cao tần cho phép gia tốc các loại hạt tới những mức năng lƣợng khác nhau từ thấp tới cao và siêu cao.
Hình ảnh sơ đồ cấu tạo và sơ đồ khối của máy gia tốc thẳng trong xạ trị đƣợc mô tả tƣơng ứng trong hình 2.1.
Hình 2.1: Mô hình máy gia tốc thẳng trong xạ trị
Cần máy đứng (Gantry Stand): đƣợc thiết kế để chịu tải, nâng đỡ cần máy, mặt khác có thể chứa: máy phát sóng, súng điện tử, ống dẫn sóng gia tốc.
Máy phát sóng: gồm hai thành phần chính: Nguồn phát sóng (Klystron hoặc Magnetron) và bộ điều chế xung. Magnetron và Klystron: là các nguồn phát vi sóng hoạt động dƣới dạng xung ngắn cỡ một vài μs. Cả hai đƣợc lắp thêm bộ điều chỉnh tần số tự động AFC (Automatic Frequency Control) để có thể duy trì dao
xxix động với tần số tối ƣu.
Súng điện tử: là thiết bị phát ra electron, nó gồm có hai loại chính là loại hai cực và loại ba cực. Cơ chế cung cấp nhiệt cho catốt của súng điện tử, điện tử đƣợc phát ra theo quá trình bức xạ nhiệt.
Cần máy (Gantry): chứa hệ thống gia tốc electron, đầu máy điều trị. Cần máy đƣợc gắn vào cần máy đứng và có thể quay đƣợc quanh trục vuông góc với nó.
Hệ thống gia tốc electron: gia tốc chùm electron tới năng lƣợng cao nhờ vi sóng.
Đầu máy điều trị: cấu tạo gồm bộ lái hƣớng chùm tia,cặp lá tán xạ khi dùng với chùm electron, bia tia-X; Ống chuẩn trực thƣờng đƣợc cấu tạo bởi hai cặp ngàm để tạo dạng chùm bức xạ theo hình chữ nhật; các khối che chắn để tạo hình dạng trƣờng chiếu thích hợp; các bộ lọc phẳng dùng để là phẳng chùm bức xạ tạo ra tính đồng nhất; bộ phận kiểm soát liều lƣợng. Ngoài ra đầu máy điều trị còn có thể thêm vào một số thiết bị để thay đổi cƣờng độ chùm bức xạ nhƣ: dụng cụ bù trừ mô, lọc nêm, ống chuẩn trực nhiều lá. Hình 2.2 mô tả đơn giản mô hình đầu máy gia tốc xạ trị của hãng Siemens.
Hình 2.2: Đầu máy điều trị Hệ uốn chùm tia 2700
: electron từ ống gia tốc đi vào đầu máy đƣới một điện trƣờng cung cấp bới một nam châm điện đƣợc uốn góc 2700
.
Cặp lá tá xạ: một lá tán xạ bằng vàng độ dầy 0.002÷0.008 inch dùng cho năng lƣợng cao, lá còn lại đƣợc làm bằng thép không gỉ có độ dầy 0.003÷0.006 inch dùng cho năng lƣợng trung bình hoặc thấp.
Bộ phận lọc phẳng chùm bức xạ: là thiết bị làm cho sự phân bố liều phát ra đƣợc đồng nhất. Tùy thuộc vào mức năng lƣợng mà vật liệu có thể là nhôm hoặc thép không gỉ với độ dầy và hình dạng khác nhau.
Hệ 2 ngàm chuyển động độc lập: Hệ ngàm này có nhiệm vụ chuẩn trực chùm bức xạ và thiết lập độ rộng trƣờng chiếu.
Buồng ion hóa mỏng đƣợc lắp ngay lối ra của chùm bức xạ. Nhiệm vụ của buồng ion hóa này là kiểm soát liều lƣợng do máy gia tốc phát ra, đảm bảo rằng lƣợng liều phát ra phải đúng với lƣợng liều đã đặt trƣớc vào máy.
Giường bệnh: là nơi đặt bệnh nhân và bố trí các tƣ thế xạ trị. Nó có thể quay đƣợc quanh trục trên mặt phẳng nằm ngang và cũng có thể nâng lên, hạ xuống để tạo khoảng cách điều trị thích hợp.
Bảng điều khiển: là thiết bị điều khiển các hoạt động của máy gia tốc nhƣ quay, đặt vị trí cho các jaw (ngàm) trong ống chuẩn trực để định vị trƣờng điều trị…
Nguồn cao áp: cung cấp nguồn điện một chiều cho máy phát sóng.
Ngoài ra máy còn có một số bộ phận khác không đƣợc thể hiện trên hình vẽ: các cuộn hội tụ và lái tia, hệ thống nƣớc làm mát, hệ thống bơm hút chân không, hệ thống bảo vệ chống lại sự rò rỉ bức xạ…