Hur fungerar en strålbehandlingsmaskin?

Linjäracceleratorerna producerar elektron- och fotonstrålning som riktas mot patienten med hög precision på basis av en 3D dosplan som uppgjorts på förhand. Fotonstrålningen är betydligt mångsidigare än elektronstrålning, eftersom fotonstrålningen har bättre genomträngningsförmåga. Fotonstrålning är högenergisk röntgenstrålning och alstras ungefär på samma sätt som i ett röntgenrör.

Värme som genereras i en elektronkanon frigör elektroner som attraheras till ett acceleratorrör med hjälp av högspänning. Klystronen producerar ett mikrovågsfält som ger elektronerna en hastighet som närmar sig ljusets hastighet i ett vågrätt rör på 2 meter. En högenergisk elektronkägla som är ungefär 1 mm bred styrs sedan 270^o nedåt med hjälp av vridmagneter och riktas mot ett strålmål av tungmetall.

När elektronerna interagerar med strålmålet förlorar de energi, vilket resulterar i broms- eller röntgenstrålning (fotonstrålning) med en genomsnittlig energi på antingen 6 MeV eller 15 MeV efter den inställning som valts. Doshastigheten i mitten av fotonstrålkäglan är 2–8 Gy/min (vanligen 4 Gy/min, men doshastigheten varierar vid användning av RapidArc-behandlingsteknik). Elektronstrålning uppstår när strålmålet av tungmetall utelämnas. Då kan doshastigheten uppgå till 10 Gy/min. Elektronkäglorna har en behandlingsenergi på 4–16 MeV.

Video: Hur fungerar en stralbehandlingsmaskin

En smal elektronkägla eller en splittrad fotonkägla kan inte användas för behandling av patienter, utan de måste utjämnas.  Elektronkäglan sprids ut med hjälp av spridningsfolier och avgränsas både med hjälp av elektronapplikatorer som fästs i änden av acceleratorn och med formgjutna elektronskydd (av bly, Woods metall).  Fotonkäglan utjämnas med ett utjämningsfilter varefter den avgränsas approximativt i både x- och y-riktningen med hjälp av kägelkollimatorer.  Till slut avgränsas fotonkäglan med millimeternoggrannhet med hjälp av en multilamellkollimator.  I strålkäglan finns en s.k. monitorkammare (joniseringskammare) med vars hjälp doshastigheten, dosen och kägelsymmetrin uppföljs. Stråldoserna doseras enligt s.k. monitorenheter (MU, 100 MU = 1 Gy) som överensstämmer med monitorkammaren.   Funktionen hos monitorkammaren uppföljs regelbundet med hjälp av mätningar med olika joniserings- och halvledardetektorer.