CN104297775A - 用于检测ct辐射剂量的仿人体模的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测CT辐射剂量的仿人体模的制作方法，包括：在模具的软组织和脑组织部位制作探头插孔，把检测辐射剂量的探头放入探头插孔中；使用基质和添加材料配制等效组织材料；将配制好的等效组织材料注入模具内，将模具在110℃的固化箱中固化6-8小时，然后取出模具在常温下冷却至常温，去除模具，制造出仿人体模。本发明有益效果：使用本专利的方法加工的仿人体模型的物理性能稳定，方法简单，既适合于实验研究又满足临床上的应用。

Description

用于检测CT辐射剂量的仿人体模的制作方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测CT辐射剂量的仿人体模的制作方法。

背景技术

电子计算机X射线断层扫描机简称X-CT或CT，就是利用X射线对人体进行断层扫描后，由探测器收得的模拟信号再变成数字信号，经电子计算机计算出每一个像素的衰减系数，再重建图像，而能显示出人体各部位的断层结构的装置。它以断层的图像形式，较清晰地显示人体组织的细微差别。彻底解决了内部重叠显示问题，而且能将人体各种组织对x线的吸收系数以相当精确的数字表示出来，因而对软组织中的病变也能正确诊断。

CT可达到亚毫米超薄层厚和亚秒级快速扫描，拥有越来越高的空间分辨力。但是这都需要更大的管电流，更高的辐射剂量使扫描图像达到理想效果。据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)2000年报告书称，尽管全世界CT检查仅占所有医用诊断X射线检查约5％，而其所致公众集体剂量却高达34％左右。CT所致器官组织的吸收剂量常常可以接近或超过已知增加癌症概率的水平。CT检查所致医疗照射的放射风险日益受到关注，对成人和儿童的CT辐射剂量控制刻不容缓。

因此对CT所致受检者辐射剂量的研究已成为放射医学与防护学科的热点课题。受检者不同器官的吸收剂量尚难以直接测量，一般通过在仿真体模内布放剂量计来模拟测量不同部位的X射线吸收剂量。国外CT辐射剂量体模的研制起步较早，现在已有多个国家研制出仿真人体辐射体模，但是这些体模均以欧美人种的人体参数研制，与中国人的体质、辐射特征有显著差异。常规使用的等效组织材料多为石蜡、糖等，与实际组织的等效性较差，在实验室及临床应用中由于其物理性能较差，稳定性和强度不能满足要求，严重影响了应用。尤其是人体中分布较多的软组织和起重要作用的脑组织的等效材料，不能满足实验及临床应用中组织等效性的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供了一种用于检测CT辐射剂量的仿人体模的制作方法，提供了软组织等效材料和脑组织等效材料的组成，制作方法简单易实现。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于检测CT辐射剂量的仿人体模的制作方法，仿人体模包括易受辐射的软组织和脑组织，通过以下步骤实现：

(1)在模具的软组织和脑组织部位制作探头插孔，把检测辐射剂量的探头放入探头插孔中；

(2)使用基质和添加材料配制等效组织材料，软组织等效材料使用醋酸乙烯酯质量百分比为70％的醋酸一醋酸乙烯酯共聚物即EVA70和环氧树脂为原材料，

则有以下公式：

${\mathrm{\ρ}}_c=\frac{M_A+M_B}{M_A/{\mathrm{\ρ}}_A+M_B/{\mathrm{\ρ}}_B}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_A/{\mathrm{\ρ}}_A+{\mathrm{\ω}}_B/{\mathrm{\ρ}}_B}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_A{\mathrm{\ρ}}_B}{{\mathrm{\ω}}_A({\mathrm{\ρ}}_B-{\mathrm{\ρ}}_A)+{\mathrm{\ρ}}_A}$

其中，ρ_A为EVA70的密度，ρ_A＝0.94g/cm³，ρ_B为环氧树脂，ρ_B＝1.02g/cm³，ρ_C为软组织的密度0.96g/cm³，ω_A、ω_B分别为原材料EVA70、环氧树脂在合成软组织等效材料中的质量百分比，M_A、M_B分别为合成软组织等效材料所用的EVA70和环氧树脂的质量；

得到EVA70、环氧树脂的质量百分比：ω_A＝59.74％，ω_B＝40.26％；

脑组织等效材料使用环氧树脂为基质，酚醛树脂为添加材料，

${\mathrm{\ρ}}_{c1}=\frac{M_{A1}+M_{B1}}{M_{A1}/{\mathrm{\ρ}}_{A1}+M_{B1}/{\mathrm{\ρ}}_{B1}}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_{A1}/{\mathrm{\ρ}}_{A1}+{\mathrm{\ω}}_{B1}/{\mathrm{\ρ}}_{B1}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{A1}{\mathrm{\ρ}}_{B1}}{{\mathrm{\ω}}_{A1}({\mathrm{\ρ}}_{B1}-{\mathrm{\ρ}}_{A1})+{\mathrm{\ρ}}_{A1}}$

ρ_A1为环氧树脂的密度，ρ_A1＝1.10g/cm³，ρ_B1为酚醛树脂的密度，ρ_B1＝0.20g/cm³，ρ_C1为脑组织的密度1.04g/cm³，ω_A1、ω_B1分别为环氧树脂、酚醛树脂在合成的软组织等效材料中的质量百分比，M_A1、M_B1分别为合成脑组织等效材料所用的环氧树脂和酚醛树脂的质量；

则环氧树脂和酚醛树脂的质量含量百分比为ω_A＝99.83％，ω_B＝0.17％；

(3)将配制好的软组织和脑组织等效材料注入模具内，将模具在110℃的固化箱中固化6-8小时，然后取出模具在常温下冷却至常温，去除模具，制造出仿人体模。

醋酸一醋酸乙烯酯共聚物(EVA共聚物)在工业生产中普遍存在，原料来源广泛，而且其加工工艺成熟、操作简单，其物理性质随醋酸乙烯酯在EVA中的质量百分比不同而存在较大差异。当醋酸乙烯含量低时，该聚合物具有良好的柔软性和韧性，醋酸乙烯含量高时，该聚合物具有良好的弹性和耐撕裂性。同时，EVA具有优异的耐热耐低温性、耐臭氧和耐天侯老化及一定的耐油性能，将其作为组织辐射等效材料的基质能够提高仿人体模型的稳定性。

环氧树脂加工工艺也较成熟，并且其种类很多，由于密度和交联分布的不同，既可以加工为刚性固体，也可以加工成柔性固体。同时，环氧树脂也具有较好地稳定性，将其作为组织辐射等效材料即使受到辐射等因素影响，其性能改变也能控制在可接受范围内。但是环氧树脂的密度一般大于1g/cm³，如果单独使用环氧树脂合成组织辐射等效材料，其密度不能达到接近人体密度的目的(人体密度约为1g/cm³)，所以使用环氧树脂作为组织辐射等效材料的基质时，需要加入密度约为0.2g/cm³的酚醛树脂颗粒对其进行密度调整，作为密度调节剂。

有益效果：EVA具有优异的耐热耐低温性、耐臭氧和耐天侯老化及一定的耐油性能，将其作为组织辐射等效材料的基质能够提高仿人体模型的稳定性。环氧树脂是一种从液态到粘稠态、固态多种形态的物质，纯的环氧树脂固化时间长，酚醛树脂的加入，有效的加快了环氧树脂固化，使固化时间缩短至2h～3h左右，起到了很好的固化效果，同时，酚醛树脂的加入很好的增强了环氧树脂的机械性能，改性后的环氧树脂冲击强度有较大程度的提高。使用本专利的方法加工的仿人体模型的物理性能稳定，既适合于实验研究又满足临床上的应用。

具体实施方式：

下面结合结合具体实施例对本专利作进一步说明。用于检测CT辐射剂量的仿人体模的制作方法，通过以下步骤实现：

用于检测CT辐射剂量的仿人体模的研制方法，包括易受辐射的软组织和脑组织，通过以下步骤实现：

(1)在模具的软组织和脑组织部位制作探头插孔，把检测辐射剂量的探头放入探头插孔中；

(2)使用基质和添加材料配制等效组织材料，软组织等效材料使用醋酸乙烯酯质量百分比为70％的醋酸一醋酸乙烯酯共聚物即EVA70和环氧树脂为原材料，

则有以下公式：

${\mathrm{\ρ}}_c=\frac{M_A+M_B}{M_A/{\mathrm{\ρ}}_A+M_B/{\mathrm{\ρ}}_B}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_A/{\mathrm{\ρ}}_A+{\mathrm{\ω}}_B/{\mathrm{\ρ}}_B}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_A{\mathrm{\ρ}}_B}{{\mathrm{\ω}}_A({\mathrm{\ρ}}_B-{\mathrm{\ρ}}_A)+{\mathrm{\ρ}}_A}$

其中，ρ_A为EVA70的密度，ρ_A＝0.94g/cm³，ρ_B为环氧树脂，ρ_B＝1.02g/cm³，ρ_C为软组织的密度0.96g/cm³，ω_A、ω_B分别为原材料EVA70、环氧树脂在合成软组织等效材料中的质量百分比，M_A、M_B分别为合成软组织等效材料所用的EVA70和环氧树脂的质量；

得到EVA70、环氧树脂的质量百分比：ω_A＝59.74％，ω_B＝40.26％；

脑组织等效材料使用环氧树脂为基质，酚醛树脂为添加材料，

${\mathrm{\ρ}}_{c1}=\frac{M_{A1}+M_{B1}}{M_{A1}/{\mathrm{\ρ}}_{A1}+M_{B1}/{\mathrm{\ρ}}_{B1}}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_{A1}/{\mathrm{\ρ}}_{A1}+{\mathrm{\ω}}_{B1}/{\mathrm{\ρ}}_{B1}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{A1}{\mathrm{\ρ}}_{B1}}{{\mathrm{\ω}}_{A1}({\mathrm{\ρ}}_{B1}-{\mathrm{\ρ}}_{A1})+{\mathrm{\ρ}}_{A1}}$

ρ_A1为环氧树脂的密度，ρ_A1＝1.10g/cm³，ρ_B1为酚醛树脂的密度，ρ_B1＝0.20g/cm³，ρ_C1为脑组织的密度1.04g/cm³，ω_A1、ω_B1分别为环氧树脂、酚醛树脂在合成的软组织等效材料中的质量百分比，M_A1、M_B1分别为合成脑组织等效材料所用的环氧树脂和酚醛树脂的质量；

则环氧树脂和酚醛树脂的质量含量百分比为ω_A＝99.83％，ω_B＝0.17％；

(3)将配制好的软组织和脑组织等效材料注入模具内，将模具在110℃的固化箱中固化8小时，然后取出模具在常温下冷却至常温，去除模具，制造出仿人体模。

Claims (1)

1.用于检测CT辐射剂量的仿人体模的制作方法，其特征是，通过以下步骤实现：

(1)在模具的软组织和脑组织部位制作探头插孔，把检测辐射剂量的探头放入探头插孔中；

(2)使用基质和添加材料配制等效组织材料，软组织等效材料使用醋酸乙烯酯质量百分比为70％的醋酸一醋酸乙烯酯共聚物即EVA70和环氧树脂为原材料，

则有以下公式：

${\mathrm{\ρ}}_c=\frac{M_A+M_B}{M_A/{\mathrm{\ρ}}_A+M_B/{\mathrm{\ρ}}_B}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_A/{\mathrm{\ρ}}_A+{\mathrm{\ω}}_B/{\mathrm{\ρ}}_B}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_A{\mathrm{\ρ}}_B}{{\mathrm{\ω}}_A({\mathrm{\ρ}}_B-{\mathrm{\ρ}}_A)+{\mathrm{\ρ}}_A}$

其中，ρ_A为EVA70的密度，ρ_A＝0.94g/cm³，ρ_B为环氧树脂，ρ_B＝1.02g/cm³，ρ_C为软组织的密度0.96g/cm³，ω_A、ω_B分别为原材料EVA70、环氧树脂在合成软组织等效材料中的质量百分比，M_A、M_B分别为合成软组织等效材料所用的EVA70和环氧树脂的质量；

得到EVA70、环氧树脂的质量百分比：ω_A＝59.74％，ω_B＝40.26％；

脑组织等效材料使用环氧树脂为基质，酚醛树脂为添加材料，

${\mathrm{\ρ}}_{c1}=\frac{M_{A1}+M_{B1}}{M_{A1}/{\mathrm{\ρ}}_{A1}+M_{B1}/{\mathrm{\ρ}}_{B1}}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_{A1}/{\mathrm{\ρ}}_{A1}+{\mathrm{\ω}}_{B1}/{\mathrm{\ρ}}_{B1}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{A1}{\mathrm{\ρ}}_{B1}}{{\mathrm{\ω}}_{A1}({\mathrm{\ρ}}_{B1}-{\mathrm{\ρ}}_{A1})+{\mathrm{\ρ}}_{A1}}$

ρ_A1为环氧树脂的密度，ρ_A1＝1.10g/cm³，ρ_B1为酚醛树脂的密度，ρ_B1＝0.20g/cm³，ρ_C1为脑组织的密度1.04g/cm³，ω_A1、ω_B1分别为环氧树脂、酚醛树脂在合成的软组织等效材料中的质量百分比，M_A1、M_B1分别为合成脑组织等效材料所用的环氧树脂和酚醛树脂的质量；

则环氧树脂和酚醛树脂的质量百分比为ω_A＝99.83％，ω_B＝0.17％；

(3)将配制好的软组织和脑组织等效材料注入模具内，将模具在110℃的固化箱中固化6-8小时，然后取出模具在常温下冷却至常温，去除模具，制造出仿人体模。