Đầu máy gia tốc là một trong những phần quan trọng nhất của máy gia tốc. Nó chứa đựng những thành phần mà có ảnh hưởng đến chất lượng, hình đáng cùng với khả năng định vị và theo dõi chùm photon và electron trong quá trình điều trị.
Chùm electron được phát ra từ súng electron được gia tốc trong ống dẫn sóng đạt đến một mức năng lượng và hình thành chùm tia hình nón hẹp qua hệ thống vận chuyển chùm tia electron đến đầu điều trị máy gia tốc, ở đây chùm electron và photon điều trị được tạo ra.
Các thành phần quan trọng trong đầu máy gia tốc bao gồm:
1. Các bia X-ray có thể ra vào.
2. Bộ lọc phẳng và phôi phân tán electron (được xem như tấm lọc phân tán).
3. Ống chuẩn trực (collimator) thứ cấp và sơ cấp, giúp định hướng tốt chùm bức xạ.
Các ống chuẩn trực cũng có thể quay quanh trục giúp trường chiếu bao sát khối u hơn. 4. Cặp buồng ion hóa.
5. Dụng cụ đo xa và đèn xác định trường chiếu. 6. Thành phần không bắt buộc (nêm).
7. Collimator đa lá.
- Chùm photon điều trị được tạo ra với sự kết hợp bia và bộ lọc phẳng. Chùm electron phát ra từ súng electron được xác định trong ống dẫn sóng gia tốc truyến qua hệ thống vận chuyển đập vào bia tạo ra tia X, ở đây một phần nhỏ (khoảng 10%) năng lượng chùm tia chuyển thành chùm tia X. Thông qua hiện tượng bức xạ hãm. Cường độ chùm tia X tạo ra trong bia chủ yếu có dạng hình nón hẹp và được làm phẳng thông qua bộ lọc phẳng.
- Chùm electron điều trị được tạo ra bằng cách rút lại bia. Chùm electron hình nón hẹp được cho qua bộ lọc phẳng, phôi tán xạ hoặc bộ lệch và máy quét từ tính để bao phủ toàn bộ kích thước trường chiếu cần thiết cho điều trị bằng chùm electron. Các collimator cũng được sử dụng để định dạng chùm electron.
- Chuẩn chùm electron trong máy gia tốc y khoa hiện đại bao gồm ba bộ phận
collimator: collimator sơ cấp, collimator di động xác định chùm thứ cấp và collimator đa
lá.
+ Collimator sơ cấp hạn chế kích thước trường cực đại đối với xạ trị chùm tia X. + Collimator thứ cấp có tác dụng xác định kích thước trường điều trị. Collimator
này bao gồm hai bộ phận ngàm độc lập: bộ ngàm dưới và bộ ngàm trên, chúng có tác dụng giới hạn chúm tia để tạo thành trường chiếu hình chữ nhật hoặc hình vuông với kích thước cực đại 40x40 cm2tại điểm đồng tâm máy gia tốc (100 cm cách tia X-ray).
+ Bộ collimator đa lá (multileaf collimator – MLC) là thành phần mới được thêm vào kỹ thuật phân bố liều máy gia tốc. MLC cho phép tạo ra những trường bức xạ có hình dạng không đồng đều một cách chính xác từ những cặp lá collimator được kết hợp chặt chẽ, mỗi lá được điều khiển bằng một motor nhỏ. Việc xây dựng hệ thống MLC chính xác đòi hỏi các kỹ thuật quan trọng. Hiện nay là mô hình kết hợp MLC 120 lá (60 cặp) bao phủ chùm bức xạ 40x40 cm2 được máy tính điều khiển motor và chu vi của các
collimator.
- Hệ thống theo dõi liều trong máy gia tốc y khoa được thực hiện dựa vào các buồng ion hóa bao lấy chùm electron và photon trong quá trình điều trị bằng máy gia tốc thẳng. Các buồng đo được sử dụng để theo dõi công suất chùm tia một cách liên tục trong quá trình điều trị. Thêm vào đó buồng đo cũng còn được sử dụng trong việc quan sát bán kính và độ bằng phẳng cũng như tính đối xứng và năng lượng của chùm tia. Với sự an toàn của bệnh nhân, hệ thống đo lượng bức xạ gia tốc thường bao gồm 2 buồng ion hóa được bịt kín tách biệt hoàn toàn không phụ thuộc vào công suất của nhà sản xuất cung cấp và dữ liệu thiết bị đo điện áp cực cấp. Nếu buồng sơ cấp hỏng trong quá trình điều trị bệnh nhân thì buồng thứ cấp sẽ xác định bức xạ, thông thường liều được cộng thêm chỉ vài phần trăm so với liều quy định đã được công bố.