Επιταχυντές σωματιδίων και η χρήση τους σε βιοϊατρικές εφαρμογές
Particle accelerators and their use in biomedical applications
Keywords
Επιταχυντές σωματιδίωνAbstract
Η παρούσα πτυχιακή εργασία περιγράφει την εξέλιξη της εφαρμογής επιταχυντών σωματιδίων καθώς και την χρήση τους σε βιοϊατρικές εφαρμογές. Θα αναλύσουμε την δομή αλλά και την λειτουργία των επιταχυντών (γραμμικός, κύκλοτρο, σύγχοτρο) και την επίδραση που έχουν σε διάφορους τομείς της ακτινοθεραπείας. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη συνηθισμένη εφαρμογή των συμβατικών επιταχυντών ηλεκτρονίων που παρέχουν δέσμες ηλεκτρονίων και φωτονίων. Επιπλέον θα γίνει αναφορά στα επιμέρους τεχνικά χαρακτηριστικά των κυκλικών επιταχυντών αλλά και στις απατήσεις που συνέβαλαν στην ανάπτυξη τους. Ο αριθμός των ασθενών φτάνει τα 5 εκατομμύρια ετησίως. Οι ιατρικοί γραμμικοί επιταχυντές έχουν υποστεί πρόσφατα σημαντικές τροποποιήσεις της κατασκευής, ιδίως τα συστήματα διαμόρφωσης πεδίου ακτινοβολίας. Οι σύγχρονοι επιταχυντές αποτελούνται από ειδικά εξοπλισμένο σύστημα σχεδιασμού θεραπείας, που διασφαλίζει σημαντικά μεγαλύτερη ακρίβεια, αποτελεσματικότητα και ποιότητα θεραπείας. Στην καρδιά της σύγχρονης ογκολογικής ακτινοθεραπείας οι ιατρικοί γραμμικοί επιταχυντές και οι βοηθητικές συσκευές όπως συστήματα απεικόνισης, παρακολούθησης και ακινητοποίησης εξελίσσονται όλο και περισσότερο. Με την αυξημένη πολυπλοκότητα έρχεται η πρόκληση της διατήρησης της αποτελεσματικής διαχείρισης ποιότητας ενόψει της δυσλειτουργίας και της βλάβης. Κατά συνέπεια, εργαλεία και στρατηγικές για διαχείριση ποιότητας, μετριασμός κινδύνου και ανάλυση τρόπου αστοχίας έχουν προσαρμοστεί στις ανάγκες της ογκολογικής ακτινοθεραπείας.
Abstract
The present dissertation describes the evolution of the application of particle accelera- tors as well as their usein biomedical applications. We will analyze the structure and the fuction of accelerators (linac, cyclotron, synchtron) and the effect they have on var- ious areas of radiotherapy. Particular emphasis is given to the usual application of con- ventional electron accelerators that provide electron and photon beams. In addition, reference will be made to the individual technical characteristics of the circular accel- erators but also to the requirements that contributed to their development. The number of patients reaches 5 million per year. Medical electronic linear accelerators have re- cently undergone significant modifications to their construction, in particular radiation field modulation systems. Modern radiotherapy accelerators are a specially fuipped treatment planning system, which ensures significantly greater accuracy, efficiency and quality of treatment. At the heart of modern oncology radiotherapy are medical linear accelerators and assistive devices such as imaging, monitoring and immobilization sys- tems. With the increasing complexity comes the challenge of maintaining effective quality management in the face of malfunction and failure. As a result, tools and strat- egies for quality management, risk mitigation, and failure analysis have been adapted to the needs of oncology radiotherapy.