放射卫生  1991, Vol. 4 Issue (3): 135-137  

引用本文 

姜德智, 陆鸣, 程绍山, 余桂枝, 毕佩瑛, 陆振玉, 杨振燕, 沈海东, 宋照生, 黄宝山. 非均匀组织等效拟人体模的研究[J]. 放射卫生, 1991, 4(3): 135-137.

文章历史

收稿日期:1991-03-12
非均匀组织等效拟人体模的研究
姜德智 , 陆鸣 , 程绍山 , 余桂枝 , 毕佩瑛 1, 陆振玉 1, 杨振燕 2, 沈海东 2, 宋照生 3, 黄宝山 3     
苏州医学院放射医学系
摘要:本文介绍了研制的一具非均匀组织等效拟人体模(Anthropomorphic phantom)。体模的肌肉、肝脏、肾脏和肺等组织或器官是化学物质制作的。用Mix-Dp代替肌肉组织, M3材料代替肝脏和肾脏, 用经过加工的E型材料代替肺组织, 以合格的人的新鲜尸骨做为模骨架。成型后的体膜身高控制在166±5.4厘米, 体重56.7±6.3公斤, 带有13个器官。经检验, 体膜的组织等效性良好, 与水相比, 误差 < 3%;内脏和骨骼的位置正确, 大体形态美观。

在医疗照射中,对患者来说,一旦作出医疗照射的抉择时,则认为照射是一种最合适的诊疗手段。目前全国每年大约有1.6亿人次接受医疗照射。而且正以每年15~20%的速度在增加。为了探讨在医疗照射时患者休内主要器官实际吸收的辐射剂量,以及由此可能诱发的生物学效应与剂量的关系,尚不能在活的人休上做实验的前提下,我们设计了拟议中的研究课题,借助于体模的间接测量可以获得人体内重要器官对于X线和γ射线实际吸收的剂量,为放射诊断和治疗中对患者的必要防护和产生的也物效应研究提供较为可信的剂量数据。

一 选择组织等效材料的依据

在以散射吸收为主的区域内,射线能量的吸收与原子序数Z无关。因此,可以调整选用材料的化学成份,使它的有效原子序数和电子密度与人体组织的有效原子序数、电子密度相接近或相等。这种材料称为人体组织等效材料。在医用X线和常用的γ射线的能量范围内,化合物的有效原子序数Z可由下式确定

式中,fi为原子序数为Zi的元素其电子含量在化合物电子含量中的占份额。

元素的电子密度可由下式求得

式中,Z为元素的原子序数;N为Avogadro常数;A为原子量。

除了氢以外,对于其他稳定的轻元素,Z/A的值几乎都等于0.5,电子密度也几乎都为3×1023个电子·克-1。已知人的器官·组织和计算的被选材料的密度、有效原子序数、电子密度值见表 1。Mix-Dp的主要成份是聚乙烯、石蜡、氧化镁、二氧化钛和松香等。M3主耍是出聚乙烯、石蜡、碳酸钙组成的。E型材料的主体是乳胶与十几种化学试剂组成。

表 1 人体器官和组织等效材料的密度、电子密度、有效原子序数的比较
二 体模身高、体重和内脏器官尺寸的确定依据

我们在全国四个省、三个市抽样调查了各行业成年汉族男子的身高和体重,共计调查了4206例,平均身高166.0 ± 5.4厘米,平均体重56.7±6.3公斤。认为中国的绝大多数汉族成年男子的身高、体重可能在此均数加减1.9 6倍标准差范围内,这样估计的误差不大于5 %。按确定的身高和体重选择新鲜无病的23至35岁汉族男尸,剔去所有软组织,只留骨架作为体模的骨架。制成的体模主要部位的尺寸是按照表 2中给出的对国人实测值确定的。根据国人的大体解剖和病理解剖提供的正常值,结合临床B型超声波体检提供的正常值确定了体模主要器官的质量和尺寸,见表 3。本体模带有主支气管、胸主动脉、食管、肺、心脏、横膈、胃、肝脏、脾、胰腺、肾脏、大小肠和膀胱等13个可以拆卸的器官或组织。脑组织、甲状腺和睾丸被固定,不可拆卸。体模的下肢止于股骨近端1/3处,上肢止于肱骨上1/3处。用切割机将体模身躯截成三段,上段止于第五颈椎处,中段止于脐下一厘米。各段截面斜率≤ 3 %,锯缝耗损≤ 1毫米。在三维座标基础上,结合器官的解剖学位置嵌装内脏。器竹与胸、腹壁之间,以及器官与器官之间的间隙,用组织等效的填充剂填充。

表 2 成年男子身体主要部位尺寸的实测表

表 3 体模主要器官或组织的质量和尺寸
三 体模的质量检验结果

用本院W500型X线CT机(日本产)对体模进行断层扫猫、摄影、显示的CT图象与成人活体男子同一断层的CT图象相比较,影象十分相似,测定了体模器官·组织的CT值,并与正常成人相应器官·组织的CT值,以及与Rando的CT值相比较,认为本体模的质量令人满意,见表 4。根据Battista方法,将表 4中的CT值转换为相对于水的电子密度,结果见表 5。若把表 5中苏医体模数椐与表 1第4栏中与之相对的数值相比较,可以清楚地看到两组数值基本上是一致的,说明由现论计算得到的材料的组织等效值与用CT技术实测的同一材料的纽织等效值是很吻合的。

表 4 体模主要器官的CT值与活人器官的CT值及Rand体模CT值的比较

表 5 活体人的和本体模的器官相对于水的电子密度
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