2) дистанционном гамма-терапевтическом аппарате
3) рентгенотерапевтическом аппарате
4) классическом циклотроне
Линейный ускоритель электронов является универсальным источником двух основных видов лечебного излучения. Электроны, эмитируемые электронной пушкой, ускоряются в высокочастотном электромагнитном поле волновода до энергий порядка нескольких–десятков МэВ. При выведении электронного пучка непосредственно формируется электронное излучение, применяемое преимущественно для лечения поверхностно расположенных опухолей.
Если ускоренные электроны направить на мишень из материала с высоким атомным номером, например вольфрама, при их резком торможении в кулоновском поле атомных ядер возникает непрерывный спектр тормозного рентгеновского излучения. Энергия фотонов определяется энергией электронов, а формирование и пространственное распределение пучка дополнительно регулируются фильтрами, коллиматорами и многолепестковым коллиматором. Поэтому линейный ускоритель позволяет получать как высокоэнергетические фотонные пучки, так и ускоренные электроны.
Дистанционный гамма-терапевтический аппарат использует радионуклидный источник, чаще кобальт-60, и не ускоряет электроны; рентгенотерапевтический аппарат формирует рентгеновское излучение в трубке при торможении электронов на аноде, но обычно в киловольтном диапазоне. Классический циклотрон предназначен главным образом для ускорения заряженных тяжёлых частиц — протонов или дейтронов — и не является стандартным источником лечебных электронных пучков и высокоэнергетического тормозного излучения.
| Источник или режим | Физический принцип | Основной вид излучения | Типичное применение и отличительный признак |
|---|---|---|---|
| Линейный ускоритель, электронный режим | Ускорение электронов в высокочастотном электромагнитном поле и их непосредственный вывод из ускоряющего волновода | Пучок электронов высокой энергии | Облучение поверхностных и относительно неглубоких опухолей; конечная глубина дозы определяется энергией электронов |
| Линейный ускоритель, фотонный режим | Торможение ускоренных электронов в мишени с высоким атомным номером | Высокоэнергетическое тормозное рентгеновское излучение | Дистанционная лучевая терапия глубоких опухолей; формирование пучка с помощью фильтров и коллиматоров |
| Рентгенотерапевтический аппарат | Ускорение электронов в рентгеновской трубке и их торможение на аноде | Рентгеновское излучение низких или средних энергий | Поверхностная рентгенотерапия; энергия и проникающая способность ниже, чем у мегавольтных пучков линейного ускорителя |
| Дистанционный гамма-терапевтический аппарат | Радиоактивный распад искусственного радионуклида | Гамма-кванты дискретного спектра | Источник не требует ускорения электронов; энергия определяется используемым радионуклидом, например кобальтом-60 |
| Классический циклотрон | Циклическое ускорение заряженных частиц в магнитном поле с использованием переменного электрического поля | Пучки протонов, дейтронов и других ионов | Ядерно-физические исследования, производство радионуклидов и протонная терапия; не стандартный генератор электронного пучка |
| Линейный ускоритель как многорежимная установка | Один ускоренный электронный пучок используется непосредственно или преобразуется в фотонный посредством мишени | Электроны или фотоны высокой энергии | Одна установка обеспечивает выбор методики лечения в зависимости от глубины, объёма и радиочувствительности опухоли |
Практическое значение выбора режима связано с распределением поглощённой дозы в тканях. Фотонные пучки линейного ускорителя обладают высокой проникающей способностью и применяются для облучения глубоких мишеней, тогда как электронные пучки быстро теряют дозу после достижения заданной глубины. Мегавольтное излучение также уменьшает относительную кожную дозу благодаря эффекту нарастания дозы. Таким образом, сочетание ускорения электронов и их торможения в мишени определяет универсальность линейного ускорителя в современной радиотерапии.