RU2097836C1 - Device for graduating human radiation spectrometers and method for producing the devices - Google Patents
Device for graduating human radiation spectrometers and method for producing the devices Download PDFInfo
- Publication number
- RU2097836C1 RU2097836C1 RU95112363A RU95112363A RU2097836C1 RU 2097836 C1 RU2097836 C1 RU 2097836C1 RU 95112363 A RU95112363 A RU 95112363A RU 95112363 A RU95112363 A RU 95112363A RU 2097836 C1 RU2097836 C1 RU 2097836C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radionuclide
- simulators
- tissue
- phantom
- human
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиационной физики и может быть использовано в радиационной безопасности и радиационной гигиене для определения содержания радионуклидов в организме человека. Для их определения используют установки спектрометры (счетчики) излучений человека (СИЧ) [1] которые позволяют определять содержание радионуклидов в человеке преимущественно по фотонному излучению, сопровождающему их распад, или по бета-излучению. Для получения количественных результатов предварительно проводят градуировку СИЧ с использованием фантома человека. Полученное значение коэффициента перехода от зарегистрированных значений скорости счета СИЧ в выбранном энергетическом интервале к фактическому (известному) содержанию радионуклида в форме используется для определения содержания радионуклида, в организме человека по результатам регистрации скорости счета СИЧ в том же энергетическом интервале от человека. Исследуемый в организме человека радионуклид при этом должен иметь в фантоме распределение (локализацию), максимально близкое к реальному. Например, если исследуется содержание в человеке радионуклида цезия-137, практически равномерно распределенного в организме, то и в фантоме его распределение должно быть равномерным. Один из наиболее потенциально опасных радионуклидов - плутоний-239, при его ингаляционном поступление в организм человека в начальный период локализован, в основном, в легких, в более поздний период он поступает в лимфоузлы и т.д. Местом депонирования другого опасного радионуклида стронция-90 можно считать скелет (костную ткань). Соответственно для градуировки СИЧ по плутонию-239 используют, как правило, фантом торса человека с имитатором легких (лимфоузлов), в которые введен этот радионуклид. Для градуировки по стронцию-90 необходим фантом с имитатором скелета, куда введен стронций и т.д. The invention relates to the field of radiation physics and can be used in radiation safety and radiation hygiene to determine the content of radionuclides in the human body. To determine them, use the setup spectrometers (counters) of human radiation (WMS) [1] which allow you to determine the content of radionuclides in a person mainly by the photon radiation accompanying their decay, or by beta radiation. To obtain quantitative results, the WMS is pre-calibrated using a human phantom. The obtained value of the coefficient of transition from the recorded values of the WMS count rate in the selected energy interval to the actual (known) content of the radionuclide in the form is used to determine the content of the radionuclide in the human body according to the results of recording the WMS count rate in the same energy interval from the person. In this case, the radionuclide studied in the human body must have a distribution (localization) in the phantom that is as close as possible to the real one. For example, if the content of cesium-137 radionuclide in a person is almost uniformly distributed in the body, then its distribution in the phantom should be uniform. One of the most potentially dangerous radionuclides is plutonium-239, when it is inhaled into the human body in the initial period it is localized mainly in the lungs, in a later period it enters the lymph nodes, etc. The site of the deposit of another dangerous radionuclide strontium-90 can be considered the skeleton (bone tissue). Correspondingly, to calibrate WMS for plutonium-239, they usually use a phantom of a human torso with a simulator of lungs (lymph nodes) into which this radionuclide is introduced. To calibrate for strontium-90, a phantom with a skeleton simulator is needed, where strontium is introduced, etc.
Таким образом, в соответствии с решаемой задачей фантом должен иметь те или иные имитаторы органов человека. Причем специфика измерения плутония-239 и стронция-90 такова, что их распад сопровождается выходом квантов с крайне низкой энергией: у альфа-излучателя Pu-239 это кванты с энергиями 13,6; 17,2 и 20,5 кэВ, у бета-излучателя Sr-90 спектр тормозного излучения с максимумом в области энергий ниже 50 кэВ. Кванты с такой энергией, а также бета-частицы сильно поглощаются тканями человека, поэтому для получения корректных градуировочных коэффициентов необходимо максимально точно имитировать легочную, мягкую и костную ткани человека их элементный состав и структуру, органы депонирования и органы и ткани, экранирующие места депонирования радионуклида от детектора, для каждого конкретного индивидуума. Thus, in accordance with the task to be solved, the phantom should have certain imitators of human organs. Moreover, the specificity of measuring plutonium-239 and strontium-90 is such that their decay is accompanied by the release of quanta with extremely low energy: for the alpha emitter Pu-239, these are quanta with energies of 13.6; 17.2 and 20.5 keV, the Sr-90 beta emitter has a bremsstrahlung spectrum with a maximum in the energy region below 50 keV. Quantums with such energy, as well as beta particles, are strongly absorbed by human tissues, therefore, in order to obtain correct calibration coefficients, it is necessary to accurately simulate human lung, soft and bone tissues, their elemental composition and structure, deposition organs and organs and tissues that shield the places of deposition of the radionuclide from detector, for each specific individual.
Известно устройство для градуировки СИЧ фантом грудной клетки для исследования плутония и америция в легких человека, а также способ его изготовления [2] Фантом состоит из 19-ти листов Mix-D тканеэквивалентного материала 30х30х1см. Шестнадцать внутренних листов перфорированы имеют отверстия диаметром 2,5 см, причем их расположение варьируется от листа к листу для имитации полостей с меньшей плотностью. Для размещения позвоночника и ребер из костно-эквивалентного материала (Paris) с добавкой фосфата кальция в листах прорезаны щели. Сверху расположен неперфорированный лист. Толщина грудной клетки 25 см. Недостаток фантома его неадекватность реальной ситуации для измерения америция-241 (60 кэВ) и плутония из-за различий состава тканей человека и их имитаторов, структуры легких и их имитаторов, поскольку моделируется только плотность, но не структура, а также несоответствие конструкции фантома реальному человеку. Подобные фантомы имеют ограниченное применение по диапазону энергий и виду излучения. There is a device for calibrating the WBC phantom of the chest for studying plutonium and americium in the lungs of a person, as well as a method for its manufacture [2] The phantom consists of 19 sheets of Mix-D tissue-equivalent material 30x30x1cm. Sixteen inner perforated sheets have holes with a diameter of 2.5 cm, and their location varies from sheet to sheet to simulate cavities with a lower density. To accommodate the spine and ribs of bone-equivalent material (Paris) with the addition of calcium phosphate in the sheets, slits are cut. An unperforated sheet is located on top. The thickness of the chest is 25 cm. The disadvantage of the phantom is its inadequacy in the real situation for measuring americium-241 (60 keV) and plutonium due to differences in the composition of human tissues and their imitators, lung structure and their imitators, since only density is simulated, but not structure, but also the mismatch of the phantom design to a real person. Such phantoms have limited application in the range of energies and type of radiation.
Известно также устройство для градуировки СИЧ фантом грудной клетки и способ изготовления [3] Фантом состоит из внешней оболочки и внутренней части. Оболочку изготовляют из листов Perspex толщиной 1,5 мм, накладываемых на изготовленную предварительно форму "слепок" грудной клетки, и нагреваемых газовой горелкой до размягчения и принятия формы шаблона. Имитаторы легких изготовляются из вспененной Temex пластмассы с плотностью 0,27 г/см3. Размер их и внешняя форма в среднем соответствуют легким. Внутри, там где должны быть бронхи, имеются воздушные полости. Имитаторы легких размещаются внутри формы торса и крепятся нейлоновыми нитями. Трахея и верхняя часть бронхов имитируются поливинилхлоридной трубкой соответствующего диаметра. Пищевод изготовляют из полиэтиленовой трубки. Грудная клетка (ребра, лопатка, ключица) также крепятся внутри формы торса нейлоновыми нитями. Затем форма торса заливается 45lb Lincolnshire Bolus, этот раствор имитирует мягкие ткани. К недостаткам фантома следует отнести использование трупной костной ткани, несоответствие имитатора легких и мягких тканей реальным тканям человека, что приводит к большим ошибкам при градуировке; отсутствие возможности учета антропометрических особенностей конкретного индивидуума, сложность изготовления фантома и органов, трудности при необходимости обеспечить равномерное распределение радионуклида в имитаторах органов.There is also known a device for calibrating SICH phantom of the chest and a manufacturing method [3] Phantom consists of an outer shell and an inner part. The shell is made of Perspex sheets 1.5 mm thick, superimposed on the pre-made mold of the "chest" of the chest, and heated with a gas burner until it softens and takes the form of a template. Simulators of lungs are made of foamed Temex plastic with a density of 0.27 g / cm 3 . Their size and external shape on average correspond to the lungs. Inside, where there should be bronchi, there are air cavities. Simulators of the lungs are placed inside the shape of the torso and are attached with nylon threads. The trachea and the upper part of the bronchi are imitated with a PVC tube of the appropriate diameter. The esophagus is made of a plastic tube. The rib cage (ribs, shoulder blade, collarbone) is also attached inside the torso shape with nylon threads. Then the torso shape is poured into a 45lb Lincolnshire Bolus, this solution mimics soft tissue. The disadvantages of the phantom include the use of cadaveric bone tissue, the mismatch of the simulator of lungs and soft tissues with real human tissues, which leads to large errors in graduation; the inability to take into account the anthropometric features of a particular individual, the complexity of manufacturing a phantom and organs, and the difficulty, if necessary, to ensure uniform distribution of the radionuclide in organ simulators.
Наиболее близким к изобретению является устройство для градуировки СВЧ - Ливерморский фантом [4] Фантом человеека содержит имитатор костной ткани, легких, печени, сердца и главных лимфатических узлов, а также экраны для грудной клетки, позволяющие имитировать индивидуумов с различными толщинами грудной клетки. Имитаторы мягких тканей, легких и костных тканей выполнены на основе полиуретана, причем для имитатора легких со вспениванием. Имитаторы руг и ног выполнены на основе ацетата целлюлозы с наполнением (например, водой). Closest to the invention is a device for calibrating a microwave - Livermore phantom [4] The human phantom contains a simulator of bone tissue, lungs, liver, heart and major lymph nodes, as well as screens for the chest, allowing to simulate individuals with different thicknesses of the chest. Soft tissue, lung and bone tissue simulators are made on the basis of polyurethane, moreover, for a lung simulator with foaming. The rug and foot imitators are made on the basis of cellulose acetate with filling (for example, water).
Способ изготовления фантома [5] заключается в том, что из предварительно отобранных компонентов: полиуретана (98% ), карбона кальция (1,8%), воды (0,15%), ацетона (0,15%), нитрата лантана и радионуклида готовят смесь. Причем для имитатора легких смесь вспенивают. После чего отливают в заранее приготовленные формы. К недостаткам следует отнести то, что используемые компоненты (пять основных элементов) не обеспечивают воспроизведения всего элементного состава тканей человека, включающих около 15 основных элементов. Не обеспечивается воспроизведение структуры легких. Указанные обстоятельства приводят к ошибкам калибровки, которые для бета-излучателей или радионуклидов с низкими энергиями испускаемых квантов (меньше 100 кэВ) могут быть значительными превышать 100%
Задача изобретения разработка устройства для градуировки спектрометров излучений человека фантома человека и способа его изготовления, лишенного указанных недостатков. Основные усилия были направлены на разработку тканеэквивалентных материалов, адекватно имитирующих состав и структуру тканей человека легочной, мягкой и костной и способа их получения. Было установлено, что решению задачи градуировки СИЧ по любому радионуклиду, инкорпорированному в организме человека произвольным образом, наиболее полно отвечает устройство для градуировки спектрометров излучений человека фантом человека, состоящий из заданного набора определенным образом расположенных в фантоме имитаторов органов человека. Необходимые органы выбирают и изготавливают в соответствии с решаемой задачей характером и локализацией инкорпорированных в человеке радионуклидов. Например, при необходимости градуировки СИЧ по радионуклиду (радионуклидам), локализованному в легких, - это, прежде всего легкие, а также другие органы, которые экранируют легкие от детектора СИЧ. Фантом преимущественно включает имитаторы легких со вспененной структурой относительно альвеольной части, мягкой ткани, костной ткани, бронхов, лимфоузлов и экраны-поглотители излучения. Имитаторы органов человека выполнены из тканеэквивалентного материала с поглотителем радионуклидов и установлены в анатомических позициях. Фантом содержит также носители радионуклидов. Поглотитель радионуклидов, который вносит в состав носителей радионуклидов и на который предварительно осаждают заданное количество исследуемого радионуклида, позволяет обеспечить удобным образом необходимую локализацию его точного количества в органе и фантоме от равномерного с высокой степенью однородности до "точечной" с различными промежуточными вариантами. Экраны-поглотители излучения заданной толщины, конфигурации и состава (имитирующие мягкую ткань с тем или иным процентом жировой ткани) дополнительно экранируют фантом, например, "стандартного" человека, для учета различий телосложений индивидуумов. Наиболее актуальны экраны для области грудной клетки. Носители радионуклидов совмещены с выбранными имитаторами органов человека в соответствии с решаемой задачей для случая локализации радионуклида в легких носитель радионуклида совмещен с имитатором легких и т.д. Следует отметить, что в частном случае в фантоме нет радионуклидов, т.е. носитель радионуклидов не совмещен ни с одним из имитаторов органов. Фантом без радионуклидов необходим для проведения фоновых измерений при калибровке СИЧ. Кроме того, подобный фантом используется для решения задач, не связанных с калибровкой СИЧ например, как измерительный фантом в поля ионизирующих излучений и как фантом-свидетель. В качестве тканеэквивалентного материала для соответствующих имитаторов выбраны составы со следующим содержанием элементов ингредиентов, мас.A method of manufacturing a phantom [5] is that of the pre-selected components: polyurethane (98%), calcium carbonate (1.8%), water (0.15%), acetone (0.15%), lanthanum nitrate and radionuclide prepare the mixture. Moreover, for a lung simulator, the mixture is foamed. Then it is cast into pre-prepared molds. The disadvantages include the fact that the components used (five basic elements) do not reproduce the entire elemental composition of human tissues, including about 15 basic elements. Reproduction of lung structure is not ensured. These circumstances lead to calibration errors, which for beta emitters or radionuclides with low energies of emitted quanta (less than 100 keV) can be significant exceed 100%
The objective of the invention is the development of a device for calibrating spectrometers of human radiation phantom of the person and the method of its manufacture, devoid of these disadvantages. The main efforts were directed to the development of tissue-equivalent materials that adequately mimic the composition and structure of human lung, soft and bone tissues and the method for their preparation. It was found that the solution for the calibration of WMS according to any radionuclide incorporated in the human body in an arbitrary way most fully corresponds to a device for calibrating spectrometers of human radiation with a human phantom, consisting of a given set of imitators of human organs located in a phantom in a certain way. The necessary organs are selected and manufactured in accordance with the task to be solved by the nature and localization of radionuclides incorporated in humans. For example, if it is necessary to calibrate the WBC according to the radionuclide (radionuclide) localized in the lungs, these are, first of all, the lungs, as well as other organs that shield the lungs from the WSC detector. The phantom mainly includes simulators of the lungs with a foamed structure relative to the alveoli, soft tissue, bone tissue, bronchi, lymph nodes and radiation absorbing screens. Human organs imitators are made of tissue equivalent material with a radionuclide absorber and are installed in anatomical positions. The phantom also contains carriers of radionuclides. A radionuclide absorber, which introduces a predetermined amount of the studied radionuclide into the composition of the radionuclide carriers, can conveniently provide the necessary localization of its exact amount in the organ and phantom from uniform with a high degree of homogeneity to “point” with various intermediate options. Screens-absorbers of radiation of a given thickness, configuration and composition (simulating soft tissue with a certain percentage of adipose tissue) are additionally shielded by a phantom, for example, of a “standard” person, to take into account the differences in the physique of individuals. The most relevant screens for the chest area. Carriers of radionuclides are combined with selected simulators of human organs in accordance with the task to be solved for the case of localization of the radionuclide in the lungs, the carrier of the radionuclide is combined with a simulator of the lungs, etc. It should be noted that in a particular case there are no radionuclides in the phantom, i.e. the carrier of radionuclides is not combined with any of the imitators of organs. A phantom without radionuclides is necessary for background measurements during WMS calibration. In addition, such a phantom is used to solve problems that are not related to WMS calibration, for example, as a measuring phantom in the fields of ionizing radiation and as a phantom witness. As a tissue-equivalent material for the corresponding imitators, compositions with the following content of elements of ingredients, wt.
для имитатора тканей легких:
H (9.1-10.3), C (60.0-75.0), N (2.3-3.9), O (13.0-25.0), F (0.07-0.10), Na (0.10-0.20), Mg (0.10-0.20), Si (0.01-0.02), P (0.30-0.96), S (0.30-0.60) Cl (0.10-0.20), K (0.30-0.60), Ca (0.80-2.00), Ti (до 0.01), Zn (до 0.005), Ba (до 0.05), Al (0.05-0.20), остальное 100%
для имитатора мягких тканей:
H (9.5-10.3), C (65.6-69.0), N (2.5-2.7), O (15.0-18.0), F (до 0.07), Na (0.10-0.20), Mg (0.09-0.30), Si (до 0.01), P (0.40-0.69), S (0.50-0.69), Cl (0.10-0.15), К (0.40-0.63), Ca (0.80-1.46), Ti (до 0.01), Zn (до 0.018), Ba (до 0.037), остальные до 100%
для имитатора костной ткани:
H (6.7-8.2), C (48.0-54.0), N (3.80-4.13), O (21.0-26.0), F (0.3-0.4), Na (0.3-0.4), Mg (0.11- 0.30), Si (до 0.01), P (3.32-3.82), S (0.43-0.52), Cl (0.6-0.7), K (0.18-0.20), Ca (7.11-8.30), Ti (до 0.012), Zn (до 0.027), Ba (до 0.057), остальные до 100%
В качестве признаков, отличительных от наиболее близкого аналога, выступают составы тканеэквивалентных материалов-имитаторов тканей человека, структура имитаторов легких и используемый носитель радионуклидов. Проведенные исследования позволили получить составы этих имитаторов, максимально приближенные по элементному (качественному) и их количественному составу к тканям человека, что обеспечивает адекватное проведение калибровки СИЧ для любых радионуклидов обеспечивает достижение наивысшей точности. Следует отметить уникальность подобного фантома и для решения других задач, например, использования его как измерительного фантома и фантома-свидетеля в полях гамма, нейтронов, протонов, электронов и других частиц. Что касается структуры легочной ткани, то во всех известных аналогах имитаторах легочной ткани ее фактически не имитируют. Вспенивание всей массы смеси в известных аналогах дает, в основном, эффект уменьшения плотности до значений, соответствующих плотности легких 0.25 г/см3. Было установлено, что вспенивание не всей смеси, а одной, или нескольких компонент альвеольной части, при определенных условиях обеспечивает имитацию и структуру легких. При этом получены альвеолы-сфероиды диаметром 0.25-1.5 мм с плотностью 0.01-0.001 г/см3. Пространство между альвеолами-сфероидами в имитаторе легочной ткани заполнено имитатора легочной ткани с плотностью 1 г/см3, что обеспечивает получение общей плотности 0.25 0.5 г/см3 в зависимости от того, какую конкретно легочную ткань необходимо имитировать (ребенка, взрослого, спортсмена). Наилучшие результаты достигаются, когда в качестве поглотителя радионуклидов использована ионообменная смола, например, марки КУ-2-8. С ее применением получено значение однородности удельной активности радионуклида плутониния-239 в имитаторе легких равное 4% В случае, когда носители радионуклидов совмещены с имитатором легких и/или имитаторами лимфоузлов, расположенными на поверхности бронхов, а поглотитель радионуклидов является поглотителем плутония (носители радионуклидов плутония совмещены с имитаторами легких), т.е. другими словами, плутоний локализован в имитаторах легких и/или лимфоузлов, фантом может быть использован для градуировки СИЧ при определении содержания плутония в легких и/или лимфоузлах человека. При этом распределение плутония в имитаторах легких и лимфоузлов выбиралось равномерным, имитаторы лимфоузлов изготавливали из имитаторов мягких тканей. Для градуировки использовалась часть фантома, соответствующая торсу (грудной части). В качестве плутония использовали плутоний-239. В случае, когда носители радионуклидов совмещены с имитаторами костных тканей, а поглотитель радионуклидов является поглотителем стронция (носители радионуклидов стронция совмещены с имитаторами костных тканей), фантом используется для градуировки СИЧ при определении стронция в костях человека, причем наибольшую значимость представляет стронций-90.for lung tissue simulator:
H (9.1-10.3), C (60.0-75.0), N (2.3-3.9), O (13.0-25.0), F (0.07-0.10), Na (0.10-0.20), Mg (0.10-0.20), Si (0.01-0.02), P (0.30-0.96), S (0.30-0.60) Cl (0.10-0.20), K (0.30-0.60), Ca (0.80-2.00), Ti (up to 0.01), Zn (up to 0.005 ), Ba (up to 0.05), Al (0.05-0.20), the rest is 100%
for soft tissue simulator:
H (9.5-10.3), C (65.6-69.0), N (2.5-2.7), O (15.0-18.0), F (before 0.07), Na (0.10-0.20), Mg (0.09-0.30), Si ( up to 0.01), P (0.40-0.69), S (0.50-0.69), Cl (0.10-0.15), K (0.40-0.63), Ca (0.80-1.46), Ti (up to 0.01), Zn (up to 0.018) , Ba (up to 0.037), the rest up to 100%
for bone simulator:
H (6.7-8.2), C (48.0-54.0), N (3.80-4.13), O (21.0-26.0), F (0.3-0.4), Na (0.3-0.4), Mg (0.11-0.30), Si (up to 0.01), P (3.32-3.82), S (0.43-0.52), Cl (0.6-0.7), K (0.18-0.20), Ca (7.11-8.30), Ti (up to 0.012), Zn (up to 0.027 ), Ba (up to 0.057), the rest up to 100%
The characteristics that distinguish from the closest analogue are the compositions of tissue-equivalent materials imitating human tissues, the structure of lung simulators and the carrier of radionuclides used. The studies performed allowed us to obtain the compositions of these simulators that are as close as possible in terms of elemental (qualitative) and their quantitative composition to human tissues, which ensures adequate calibration of WMS for any radionuclides ensures the highest accuracy. It should be noted the uniqueness of such a phantom for solving other problems, for example, using it as a measuring phantom and a phantom witness in the fields of gamma, neutrons, protons, electrons, and other particles. As for the structure of lung tissue, in all known analogues of lung tissue imitators, it is not actually imitated. Foaming the entire mass of the mixture in known analogues gives, mainly, the effect of decreasing the density to values corresponding to the density of the lungs 0.25 g / cm 3 . It was found that the foaming of not the entire mixture, but one, or several components of the alveolar part, under certain conditions provides an imitation and structure of the lungs. Thus obtained alveoli spheroids with a diameter of 0.25-1.5 mm with a density of 0.01-0.001 g / cm 3 . The space between the spheroid alveoli in the lung tissue simulator is filled with a lung tissue simulator with a density of 1 g / cm 3 , which provides a total density of 0.25 0.5 g / cm 3 depending on which specific lung tissue should be imitated (child, adult, athlete) . The best results are achieved when an ion exchange resin, for example, grade KU-2-8, is used as a radionuclide absorber. Using it, the homogeneity value of the specific activity of the plutoninium-239 radionuclide in the lung simulator was 4%. When the radionuclide carriers are combined with a lung simulator and / or lymph node simulators located on the surface of the bronchi, and the radionuclide absorber is an absorber of plutonium (carriers of radionuclide plutonium nuclides with lung simulators), i.e. in other words, plutonium is localized in simulators of the lungs and / or lymph nodes, the phantom can be used to calibrate the WMS in determining the plutonium content in human lungs and / or lymph nodes. In this case, the distribution of plutonium in the simulators of the lungs and lymph nodes was chosen uniform, the lymph node simulators were made from soft tissue simulators. For graduation, the part of the phantom corresponding to the torso (chest part) was used. Plutonium-239 was used as plutonium. In the case when the carriers of radionuclides are combined with bone tissue simulators, and the radionuclide absorber is a strontium absorber (carriers of strontium radionuclides are combined with bone tissue simulators), the phantom is used to calibrate SIC in determining strontium in human bones, with strontium-90 being the most significant.
Задача изобретения по разработке способа изготовления фантома человека с имитаторами органов и тканей, имеющих элементный состав и структуру максимально приближенные к реальности, отвечающие требованиям эксперимента (по прочности, долговечности и т.д.) была решена. Проведенные исследования позволили, во-первых, установить максимально возможные достижимые значения каждого элемента-ингредиента в имитаторах тканей (например, кислорода, содержание которого в имитаторах-неживых тканях принципиально ограничено) и выбрать оптимальные их соотношения, обеспечивающие как учет реальных вариаций элементов в тканях человека и реализацию требований, предъявляемых к конкретному фантому, так и близость значений эффективного атомного номера и коэффициентов взаимодействия излучения с веществом в первую очередь коэффициента ослабления излучения для реальных тканей человека и их имитаторов. Именно это в значительной степени обеспечивает адекватность градуировочных измерений с использованием фантома измерениям с реальным человеком. Во-вторых, наметить пути реализации подобного элементного состава в имитаторах тканей путем выбора соответствующих веществ-компонентов, и, в-третьих, разработать технологию получения из этих компонентов имитаторов тканей с заданным элементным составом и структурой. The objective of the invention to develop a method of manufacturing a human phantom with simulators of organs and tissues having an elemental composition and structure as close as possible to reality, meeting the requirements of the experiment (in terms of strength, durability, etc.) was solved. The conducted studies allowed, firstly, to establish the maximum possible achievable values of each ingredient element in tissue simulators (for example, oxygen, the content of which in imitators-non-living tissues is fundamentally limited) and to choose their optimal ratios, which provide for taking into account real variations of elements in human tissues and the implementation of the requirements for a particular phantom, as well as the proximity of the values of the effective atomic number and the coefficients of the interaction of radiation with matter in the first place s attenuation coefficient for a real human tissues and their simulants. It is this that largely ensures the adequacy of calibration measurements using the phantom to measurements with a real person. Secondly, to outline ways of implementing such elemental composition in tissue simulators by selecting the appropriate component substances, and thirdly, to develop a technology for producing tissue simulators from these components with a given elemental composition and structure.
Предложенный способ изготовления фантома человека заключается в том, что из предварительно отобранных компонентов приготовляют исходную смесь, которую подвергают обработке. Исходную смесь готовят путем смешения компонента-основы, в качестве которой могут быть использованы синтетические полимеры-полиолефины (наиболее известным из них является полиэтилен) с компонентами-наполнителями: древесной мукой и/или целлюлозой, а также компонентами-добавками: апатитом и/или меламином и/или серными и/или сернистыми солями и/или иными соединениями натрия, калия и магния. Перечисленные компоненты обеспечивают наличие необходимых элементов в составе имитаторов. Добавляется также компонента-поглотитель радионуклидного источника и компоненты-красители. В силу того, что при введении определенных количеств компонент-наполнителей (более 50% по массе в компоненту-основу полученные из смеси изделия становятся неконструкционными из-за снижения прочности, была разработана технология, при которой компоненты-наполнители вводят в состав смеси посредством внесения полученных на их основе известных путем с выбранными ингредиентами фенопласта и/или аминопласта. Для точного воспроизведения легких важен не только такой же элементный состав у имитатора, но и аналогичная структура. Известно, что легкие имеют ячеистую структуру благодаря наличию легочных пузырьков-альвеол. Элементный состав имитаторов легочной ткани и мягкой ткани почти одинаков, основное отличие в структуре. В отличие от известного способа, когда выбранный состав вспенивается целиком, было предложено вспенивать только часть имитатора легочной ткани альвеольную часть. При этом до смешивания один или несколько компонентов смеси имитатора ткани легких или дополнительно вводимый компонент вспенивают с использованием вспенивателя. Установлено, что при этом структура имитатора ткани легких наиболее соответствует реальной. Причем изменением количества вводимой альвеолярной части легко регулируются изменения структуры (например, возрастные). Отработана и техника регулирования диаметров альвеол-сфероидов. Далее на поглотитель радионуклидов, вносимый в состав носителей радионуклидов, предварительно осаждают заданное количество выбранного исходя из решаемой задачи радионуклидов. Если фантом используется для фоновых измерений (или как измерительный фантом), то радионуклид не осаждается. После чего требуемые количества компонент, рассчитанные предварительно, смешивают до состояния однородности, анализируют и корректируют, если нужно, состав. Помещают смесь в заранее приготовленные формы имитатор легочной ткани в формы легких, костной в формы соответствующих костей, мягкой в форме требуемых органов и т.д. The proposed method of manufacturing a human phantom is that of the pre-selected components to prepare the initial mixture, which is subjected to processing. The initial mixture is prepared by mixing a base component, which can be used synthetic polymers-polyolefins (the most famous of which is polyethylene) with filler components: wood flour and / or cellulose, as well as additive components: apatite and / or melamine and / or sulfuric and / or sulfuric salts and / or other compounds of sodium, potassium and magnesium. These components provide the necessary elements in the composition of the simulators. A radionuclide source absorbent component and dye components are also added. Due to the fact that when certain amounts of filler components are introduced (more than 50% by weight into the base component, the products obtained from the mixture become non-structural due to a decrease in strength, a technology was developed in which filler components are introduced into the mixture by introducing the obtained based on them known in the way with the selected ingredients of phenoplast and / or aminoplast.For accurate reproduction of the lungs, not only the same elemental composition in the simulator, but also a similar structure is important. e have a cellular structure due to the presence of pulmonary vesicles-alveoli.The elemental composition of the simulators of lung tissue and soft tissue is almost the same, the main difference in structure.In contrast to the known method, when the selected composition foams entirely, it was proposed to foam only a part of the lung tissue simulator alveolar part. In this case, before mixing, one or more components of a mixture of a simulator of lung tissue or an additionally introduced component is foamed using a blowing agent. It was found that the structure of the lung tissue simulator is most consistent with the real one. Moreover, by changing the amount of the introduced alveolar part, structural changes (for example, age-related) are easily regulated. A technique has also been worked out for regulating the diameters of alveoli-spheroids. Next, a predetermined amount of the selected radionuclide selected on the basis of the radionuclide problem to be precipitated is preliminarily deposited on the radionuclide scavenger introduced into the composition of the radionuclide carriers. If the phantom is used for background measurements (or as a measuring phantom), then the radionuclide does not precipitate. After that, the required amounts of the components, calculated previously, are mixed to a state of homogeneity, the composition is analyzed and adjusted, if necessary. The mixture is placed in a pre-prepared form of a lung tissue simulator in the form of lungs, bone in the form of corresponding bones, soft in the form of the required organs, etc.
герметизируют формы и проводят термоформование под давлением при 140-200oC. Конкретные параметры формования смесей определяются составом и решаемой задачей. Наилучшие результаты были получены, когда в качестве ингредиентов фенопласта были использованы фенол, формальдегид, уротропин. В качестве ингредиентов аминопластов мочевина, формальдегид, уротропин. А также, когда вспенивался только дополнительно вводимый компонент - фенол-формальдегидная смола, а в качестве вспенивателя использовался азодиизобутилонитрил. Проведенные исследования показали, что выбор элементных составов имитаторов тканей человека в указанных интервалах обеспечивает возможность их вариации, близкую к вариациям в реальных тканях человека при удовлетворении требованиям конкретных экспериментальных условий (прочность, эластичность и т.д.). При этом показатель тканеэквивалентности имитаторов - эффективный атомный номер Zэфф равняется для имитатора легочной ткани: 7.3-7.8 (реальная легочная ткань 7.5), для имитатора мягкой ткани: 7.27-7.53 (реальная мягкая ткань: 7.48), для имитатора костной ткани: 10.0-10.8 (реальная костная ткань 10.85). Реализация предлагаемого способа позволяет получать имитаторы с указанными составами, параметрами и структурой имитатора легочной ткани, при обеспечении требований, предъявляемых к фантому (по прочности и т.д.). Таким образом, фантомы с имитаторами органов, выполненных в соответствии с указанными элементными составами с использованием указанного способа обеспечивают наибольшую близость по Zэфф, а также по структуре легких к реальному человеку для всего мыслимого класса задач, решаемых с использованием фантомов.they seal the molds and thermoform under pressure at 140-200 o C. The specific molding parameters of the mixtures are determined by the composition and the problem to be solved. The best results were obtained when phenol, formaldehyde, and urotropine were used as phenoplast ingredients. As ingredients of aminos, urea, formaldehyde, urotropin. And also, when only an additionally introduced component was foamed - phenol-formaldehyde resin, and azodiisobutilonitrile was used as a foaming agent. The studies showed that the choice of the elemental compositions of human tissue simulators in the indicated intervals provides the possibility of their variation close to the variations in real human tissues while meeting the requirements of specific experimental conditions (strength, elasticity, etc.). At the same time, the tissue equivalence indicator of the simulators - the effective atomic number Z eff is equal for the lung tissue simulator: 7.3-7.8 (real lung tissue 7.5), for the soft tissue simulator: 7.27-7.53 (real soft tissue: 7.48), for bone tissue simulator: 10.0- 10.8 (real bone tissue 10.85). Implementation of the proposed method allows to obtain simulators with the indicated compositions, parameters and structure of a lung tissue simulator, while ensuring the requirements for the phantom (strength, etc.). Thus, phantoms with simulators of organs performed in accordance with the indicated elemental compositions using the indicated method provide the closest proximity in Z eff and also in the structure of the lungs to a real person for the entire conceivable class of problems solved using phantoms.
В процессе проводимых работ были получены имитаторы тканей с использованием различных компонентов, отвечающих различному количественному составу элементов. Ниже приведен один из возможных составов каждого из имитаторов, которые были реализованы при изготовлении фантомов. In the course of the work, tissue simulators were obtained using various components corresponding to different quantitative composition of elements. Below is one of the possible compositions of each of the simulators that were implemented in the manufacture of phantoms.
Имитатор костной ткани. Bone simulator.
Используемые компоненты: компоненты основы (полиолефины) в мас. полиэтилен 37,8 и винилацетат 4,2. Компоненты-добавки апатит 18,2, тяжелая фракция магнезии жженой 0,2, сернокислый натрий 1,0, кислый сернокислый калий 0,6; аминопласт 18,0 и фенопласт 20,0, в состав которых входят компоненты-наполнители. Components used: base components (polyolefins) in wt. polyethylene 37.8 and vinyl acetate 4.2. Component additives apatite 18.2, heavy fraction of magnesia burnt 0.2, sodium sulfate 1.0, acidic potassium sulfate 0.6; aminoplast 18.0 and phenoplast 20.0, which include filler components.
При приготовлении фенопласта бралось, мас. частей: 100 фенола, 28 формальдегида, 14,2 уротропина, 118.5 древесной муки компонента-наполнителя (70% хвойных пород и 30% лиственных) и 2.64 нигрозина. Компонент-краситель черного цвета нигрозин в данном случае вводится в фенопласт. При приготовлении аминопласта бралось, мас. частей: 451,7 мочевины, 343 формальдегида, 44,8 уротропина, 384,8 целлюлозы или древесной муки - компонента-наполнителя (или того и другого). Добавлялись также красители, мас. частей: 2 стеарата цинка, 2 окиси титана, 1 сернокислого цинка, 1 сернокислого аммония и 9 сернокислого бария. When preparing the phenoplast was taken, wt. parts: 100 phenol, 28 formaldehyde, 14.2 urotropine, 118.5 wood flour of the filler component (70% conifers and 30% hardwood) and 2.64 nigrosin. The black dye component, nigrosine, is in this case introduced into the phenoplast. When preparing the aminoplast was taken, wt. parts: 451.7 urea, 343 formaldehyde, 44.8 urotropin, 384.8 cellulose or wood flour - a filler component (or both). Dyes, wt. parts: 2 zinc stearate, 2 titanium oxides, 1 zinc sulfate, 1 ammonium sulfate and 9 barium sulfate.
Получение фенопласта и аминопласта по стандартным технологиям, например, в виде пресс-порошков. Реализация смеси указанных компонентов обеспечивало получение имитатора костной ткани со следующим элементным составом, мас. Obtaining phenolic and amino plastics according to standard technologies, for example, in the form of press powders. The implementation of the mixture of these components provided a simulator of bone tissue with the following elemental composition, wt.
H (8,050), C (53,565), N (4,009), O (21,688), F (0,337), Na (0,344), Mg (0,119), Si (0,001), P (3,326), S (0,436), Cl (0,640), K (0,186), Ca (7,118), Ti (0,012), Zn (, 027), Ba (0,057), другие элементы остальные (0,068). H (8.050), C (53.565), N (4.009), O (21.688), F (0.337), Na (0.344), Mg (0.119), Si (0.001), P (3.326), S (0.436), Cl (0.640), K (0.186), Ca (7.118), Ti (0.012), Zn (, 027), Ba (0.057), other elements are the rest (0.068).
Для него Z эфф. 10,015, плотность ρ 1.25 кг/см3, однородность по плотности 5%
Имитатор мягкой ткани.For him, Z eff. 10.015, density ρ 1.25 kg / cm 3 , density uniformity 5%
Soft tissue simulator.
Используемые компоненты те же, что и для имитатора костной ткани, мас. полиэтилен (51,3), винилацетат (5,7), апатит (2,793), тяжелая фракция магнезии жженой (0,172), сернокислый натрий (0,416), кислый сернокислый калий (1,519), аминопласт (11,1), фенопласт (27,0). При этом имитатор мягкой ткани имел следующий элементный состав, мас. The components used are the same as for the bone tissue simulator, wt. polyethylene (51.3), vinyl acetate (5.7), apatite (2.793), heavy fraction of burnt magnesia (0.172), sodium sulfate (0.416), potassium hydrogen sulfate (1.519), aminoplast (11.1), phenol (27 , 0). In this case, the soft tissue simulator had the following elemental composition, wt.
H (10,105), C (67,555), N (2,601), O (16,563), F (0,051), Na (0,145), Mg (0,102), Si (0,001), P (0,534), S (0,542), Cl (0,111), K (0,444), Ca (1,094), Ti (0,007), Zn (0,016), Ba (0,035), другие элементы остальные (0.094). H (10.105), C (67.555), N (2.601), O (16.563), F (0.051), Na (0.145), Mg (0.102), Si (0.001), P (0.534), S (0.542), Cl (0.111), K (0.444), Ca (1.094), Ti (0.007), Zn (0.016), Ba (0.035), other elements are the rest (0.094).
Zэфф. 7.497, плотность r 1.05 г/см3, однородность по плотности 3%
Имитатор легочной ткани.Z eff 7.497, density r 1.05 g / cm 3 , uniformity in density 3%
Simulator of lung tissue.
Используемые компоненты, мас. фенолформальдегидная смола, вспененная с использованием азодиизобутилонитрила 25, фенопласт 16.5, ионообменная смола КУ-2-8 5, полиэтилен 44, меламин 3.4, апатит 4.46, тяжелая фракция магнезии жженой 0.2, сернокислый натрий 0.44, кислый сернокислый калий 1. При этом имитатор легочной ткани имел следующий элементный состав, мас. Used components, wt. phenol-formaldehyde resin foamed using azodiisobutilonitrile 25, phenoplast 16.5, ion exchange resin KU-2-8 5, polyethylene 44, melamine 3.4, apatite 4.46, heavy fraction of magnesia burnt 0.2, sodium sulfate 0.44, acidic potassium sulfate 1. At the same time, the lung tissue simulator 1. had the following elemental composition, wt.
H (9,516), C (69,564), N (3,021), O (13,733), F (0,082), Na (0,147), Mg (0,117), Si (0,0159), P (0,820), S (0,386), Cl (0,167), K (0,304) Ca (1,827), Al (0,151), другие элементы остальные (0,006). H (9.516), C (69.564), N (3.021), O (13.733), F (0.082), Na (0.147), Mg (0.117), Si (0.0159), P (0.820), S (0.386 ), Cl (0.167), K (0.304) Ca (1.827), Al (0.151), other elements are the rest (0.006).
Zэфф. 7,49, плотность r 0.255 г/см3, однородность по плотности 3% Было изготовлено устройство для градуировки спектрометров излучений человека фантом торса (туловища) человека взрослого мужчины 18-20 лет, состоящий из имитаторов органов человека, выполненных из тканеэквивалентного материала с поглотителем радионуклидов. В соответствии с решаемотй задачей определением количества плутония-239, инкорпорированного в легких и/или лимфоузлах, фантом включает имитаторы легких левого и правого со вспененной альвеолярной частью, бронхи, лимфоузлы, костные ткани ребра, мягкие ткани и экраны-поглотители излучения, а также носители радионуклидов, совмещенные при калибровочных измерениях с имитаторами легких и/или лимфоузлов. Поглотитель радионуклидов является поглотителем Pu-239. В качестве тканеэквивалентного материала выбраны приведенные выше составы для соответствующих имитаторов. Габариты фантома: 290 мм (высота) х 190 мм (глубина) х 300 мм (ширина). Антропометрические характеристики левого и правого легких: объем (мл) 1820 и 1970, масса (г) 463 и 503, высота (см) - 26 и 25, толщина (см) 16 и 17, ширина (см) 12 и 13. Имитатор лимфотических узлов на бронхе выполнен в виде 4-х идентичных имитаторов моделей лимфотических узлов (10х12 мм), расположенных на цилиндрической поверхности бронха диаметром 12 мм. Экраны поглотители излучения, размерами 120х160 мм из пластин 20х40 мм толщиной 3 и 6 мм. Активности радионуклида Pu-239 в имитаторах правого и левого легких и лимфоузлов составили 96, 89 и 84 кБк соответственно с относительной погрешностью 6% Радионуклид распределен равномерно в объемах органов (равномерность 4%). Модель переднебоковой стенки туловища (груди) выполнена в виде экрана, накладываемого на модель легких, свойства которого по ослаблению фотонного излучения с энергией порядка 20 кэВ эквивалентны покровным тканям легких человека. В состав имитатора переднебоковой стенки туловища входят имитаторы ребер (костная ткань) и мышц (мягких тканей). Каркас моделирует совокупность окружающих легкие тканей и выполнен в виде остова с двумя нишами для вкладывания в них имитаторов легких и для крепления имитаторов переднебоковой стенки груди. В собранном виде фантом позволяет воспроизводить после фотонного излучения Pu-239 в пространстве и отвечает телосложению условного мужчины типа "худощавый". Экраны-поглотители излучения (дополнительные) толщиной 3 и 6 мм позволяют моделировать человека с более плотными типами телосложения. Способ изготовления фантома включал предварительный отбор компонентов для имитатора костных тканей, мягких тканей и тканей легких, как это приведено выше, из которых готовилась исходная смесь путем смешивания компоненты-основы: полиолефина (полиэтилен, винилацетат) с компонентами-наполнителями, компонентами-добавками, компонентом-поглотителем радионуклидного источника (ионообменной смолой КУ-2-8) и компонентами красителями. Причем компоненты-наполнители вводились в состав смеси посредством внесения полученных на их основе фенопласта и/или аминопласта, полученных известным путем с указанными выше инградиентами. Альвеолярная часть имитатора тканей легких до смешивания вспенивалась с использованием вспенивателя (дополнительно вводимый компонент фенолформальдегидная смола вспенивалась с использованием вспенивателя азодиизобутилонитрила). На поглотитель радионуклидов (кроме случая изготовления фантома для фоновых измерений, а также измерительного фантома) предварительно осаждалось заданное количество радионуклида, необходимого для решения конкретной задачи, и этот поглотитель радионуклида с осажденным на нем радионуклидом вносился в состав носителей радионуклидов - использовался для приготовления имитатора соответствующей ткани, из которой впоследствии изготавливался орган, соответствующим органу человека, в котором этот радионуклид локализован (носитель радионуклидов совмещался с выбранным имитатором органа человека). Для остальных используемых в фантоме имитаторов органов и тканей радионуклид в их состав не вводился. Указанные для каждого вида смеси количества компонент смеси смешивались до состояния однородности. После чего состав каждого вида смеси анализировался и, если нужно, корректировался. Затем каждый вид смеси помещался в заранее приготовленные формы. Смесь, имитирующая легочную ткань в формы легких, костную ткань в формы ребер, а смесь, имитирующая мягкую биологическую ткань в формы для элементов каркаса и т.д. Формы герметизировались и проводилось термоформование под давлением при 140-200oC. После выдержки из готовых имитаторов органов и других элементов проводилась сборка фантома.Z eff 7.49, density r 0.255 g / cm 3 , uniformity in density 3%. A device was manufactured for calibrating human radiation spectrometers with a phantom of the torso (trunk) of a human adult of 18-20 years old, consisting of human organs simulators made of tissue-equivalent material with an absorber radionuclides. In accordance with the task to be determined by determining the amount of plutonium-239 incorporated in the lungs and / or lymph nodes, the phantom includes left and right lung simulators with foamed alveolar part, bronchi, lymph nodes, rib bones, soft tissues and radiation absorbing screens, as well as carriers radionuclides combined during calibration measurements with simulators of the lungs and / or lymph nodes. The radionuclide scavenger is a Pu-239 scavenger. As the tissue equivalent material, the above compositions for the corresponding simulators were selected. Phantom dimensions: 290 mm (height) x 190 mm (depth) x 300 mm (width). Anthropometric characteristics of the left and right lungs: volume (ml) 1820 and 1970, weight (g) 463 and 503, height (cm) - 26 and 25, thickness (cm) 16 and 17, width (cm) 12 and 13. Lymphatic simulator nodes on the bronchus is made in the form of 4 identical simulators of models of lymph nodes (10x12 mm) located on the cylindrical surface of the bronchus with a diameter of 12 mm. Screens are radiation absorbers, dimensions 120x160 mm from plates 20x40 mm, thickness 3 and 6 mm. The activity of the Pu-239 radionuclide in the simulators of the right and left lungs and lymph nodes was 96, 89 and 84 kBq, respectively, with a relative error of 6%. The radionuclide is evenly distributed in the volumes of the organs (uniformity 4%). The model of the anterolateral wall of the trunk (chest) is made in the form of a screen superimposed on the lung model, whose properties of attenuating photon radiation with an energy of about 20 keV are equivalent to the integumentary tissues of the human lungs. The structure of the anterolateral wall of the body includes simulators of the ribs (bone tissue) and muscles (soft tissues). The framework simulates the totality of the tissues surrounding the lungs and is made in the form of a skeleton with two niches for inserting simulators of lungs into them and for attaching simulators of the anterolateral wall of the chest. When assembled, the phantom allows reproducing Pu-239 in space after photon radiation and corresponds to the physique of a conditional man of the “thin” type. Screens-absorbers of radiation (optional) with a thickness of 3 and 6 mm allow you to simulate a person with more dense body types. The phantom manufacturing method included preliminary selection of components for the simulator of bone tissues, soft tissues and lung tissues, as described above, from which the initial mixture was prepared by mixing the base component: polyolefin (polyethylene, vinyl acetate) with filler components, additive components, component - an absorber of a radionuclide source (ion exchange resin KU-2-8) and components with dyes. Moreover, the filler components were introduced into the mixture by adding phenoplast and / or aminoplast obtained on their basis, obtained in a known manner with the above ingredients. Prior to mixing, the alveolar part of the lung tissue simulator was foamed using a blowing agent (the additionally introduced component of phenol-formaldehyde resin was foamed using an azodiisobutilonitrile blowing agent). On the radionuclide absorber (except for the case of manufacturing a phantom for background measurements, as well as a measuring phantom), a predetermined amount of the radionuclide necessary to solve a specific problem was preliminarily deposited, and this radionuclide absorber with the radionuclide deposited on it was added to the composition of the radionuclide carriers - it was used to prepare a simulator of the corresponding fabric from which an organ was subsequently made corresponding to the human organ in which this radionuclide is localized (carrier of radionuclides ide was combined with the selected human body simulator). For the remaining imitators of organs and tissues used in the phantom, radionuclides were not introduced into their composition. The amounts of mixture components indicated for each type of mixture were mixed until uniform. After that, the composition of each type of mixture was analyzed and, if necessary, adjusted. Then, each type of mixture was placed in pre-prepared forms. A mixture that simulates lung tissue in the form of lungs, bone tissue in the form of ribs, and a mixture that simulates soft biological tissue in the form for frame elements, etc. The forms were sealed and thermoforming was carried out under pressure at 140-200 o C. After exposure from the finished imitators of organs and other elements, the phantom was assembled.
Предложенное устройство для градуировки СИЧ позволяет получить следующие технико-экономические преимущества: обеспечить максимально-возможную близость элементных составов имитаторов костной, мягкой и легочной тканей; близость структуры имитатора легочной ткани к реальной структуре легких, которая достигается в интервале значений содержания каждого элемента, что обеспечивает наличие вариантов при изготовлении фантомов. Фантомы из этих имитаторов обеспечивают проведение калибровочных измерений, адекватных измерениям человека для различных видов излучений и любых энергетических диапазонов, что дает повышение точности определения инкорпорированного в человеке радионуклида. При использовании фантома в качестве измерительного или фантома-свидетеля повышается точность определения поглощенных доз. The proposed device for calibrating WMS allows you to obtain the following technical and economic advantages: to ensure the maximum possible proximity of the elemental compositions of simulators of bone, soft and lung tissue; the proximity of the structure of the lung tissue simulator to the real structure of the lungs, which is achieved in the range of values of the content of each element, which ensures the availability of options in the manufacture of phantoms. Phantoms from these simulators provide calibration measurements that are adequate to human measurements for various types of radiation and any energy ranges, which improves the accuracy of determining the radionuclide incorporated into a person. When using a phantom as a measuring or phantom witness, the accuracy of determining absorbed doses increases.
Источники информации
1. Assessment of Radioactive Contamination in Man, IAEA, Vienna, 1972, p. 698.Sources of information
1. Assessment of Radioactive Contamination in Man, IAEA, Vienna, 1972, p. 698.
2. Assessment of Radioactivity in man, vol.1, IAEA, Vienna, 1964, p. 117. 2. Assessment of Radioactivity in man, vol. 1, IAEA, Vienna, 1964, p. 117.
3. Там же, с. 125-127. 3. In the same place, with. 125-127.
4. Phantoms and Computational model in Radiaction Therapu, Diagnosis and Protection. Table B. 2 Specifications of selected phantoms. Livermore Chest/Whole Body Calibration Phantoms. 4. Phantoms and Computational model in Radiaction Therapu, Diagnosis and Protection. Table B. 2 Specifications of selected phantoms. Livermore Chest / Whole Body Calibration Phantoms.
5. Advances in Radiation Protection Monitor, IAEA, Stockholm, 1979, p. 493. 5. Advances in Radiation Protection Monitor, IAEA, Stockholm, 1979, p. 493.
Claims (6)
Водород 9,1 10,3
Углерод 60,0 75,0
Азот 2,3 3,9
Кислород 13,0 25,0
Фтор 0,07 0,10
Натрий 0,10 0,20
Магний 0,10 0,20
Кремний 0,01 0,02
Фосфор 0,30 0,96
Сера 0,30 0,60
Хлор 0,10 0,20
Калий 0,30 0,60
Кальций 0,80 2,0
Титан До 0,01
Цинк До 0,005
Барий До 0,05
Алюминий 0,05 0,20
Остальное До 100%
Для имитаторов мягких тканей:
Водород 9,5 10,3
Углерод 65,6 69,0
Азот 2,5 2,7
Кислород 15,0 18,0
Фтор До 0,7
Натрий 0,10 0,20
Магний 0,09 0,30
Кремний До 0,01
Фтор 0,40 0,69
Сера 0,50 0,69
Хлор 0,10 0,15
Калий 0,40 0,63
Кальций 0,80 1,46
Титан До 0,01
Цинк До 0,018
Барий До 0,037
Остальное До 100%
Для имитаторов костной ткани:
Водород 6,7 8,2
Углерод 48,0 54,0
Азот 3,8 4,13
Кислород 21,0 26,0
Фтор 0,30 0,40
Натрий 0,30 0,40
Магний 0,11 0,30
Кремний До 0,01
Фосфор 3,32 3,82
Сера 0,43 0,52
Хлор 0,60 0,70
Калий 0,18 0,20
Кальций 7,11 8,30
Титан До 0,012
Цинк До 0,027
Барий До 0,057
Остальное До 100%
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве ионообменной смолы используется смола марки КУ-2-8.For lung simulators:
Hydrogen 9.1 10.3
Carbon 60.0 75.0
Nitrogen 2.3 3.9
Oxygen 13.0 25.0
Fluorine 0.07 0.10
Sodium 0.10 0.20
Magnesium 0.10 0.20
Silicon 0.01 0.02
Phosphorus 0.30 0.96
Sulfur 0.30 0.60
Chlorine 0.10 0.20
Potassium 0.30 0.60
Calcium 0.80 2.0
Titanium Up to 0.01
Zinc Up to 0.005
Barium Up to 0.05
Aluminum 0.05 0.20
Else Up to 100%
For soft tissue imitators:
Hydrogen 9.5 10.3
Carbon 65.6 69.0
Nitrogen 2.5 2.7
Oxygen 15.0 18.0
Fluoride Up To 0.7
Sodium 0.10 0.20
Magnesium 0.09 0.30
Silicon Up to 0.01
Fluorine 0.40 0.69
Sulfur 0.50 0.69
Chlorine 0.10 0.15
Potassium 0.40 0.63
Calcium 0.80 1.46
Titanium Up to 0.01
Zinc Up to 0.018
Barium To 0.037
Else Up to 100%
For bone simulators:
Hydrogen 6.7 8.2
Carbon 48.0 54.0
Nitrogen 3.8 4.13
Oxygen 21.0 26.0
Fluorine 0.30 0.40
Sodium 0.30 0.40
Magnesium 0.11 0.30
Silicon Up to 0.01
Phosphorus 3.32 3.82
Sulfur 0.43 0.52
Chlorine 0.60 0.70
Potassium 0.18 0.20
Calcium 7.11 8.30
Titanium Up to 0.012
Zinc Up to 0.027
Barium To 0.057
Else Up to 100%
2. The device according to p. 1, characterized in that the resin of the brand KU-2-8 is used as the ion-exchange resin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95112363A RU2097836C1 (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Device for graduating human radiation spectrometers and method for producing the devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95112363A RU2097836C1 (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Device for graduating human radiation spectrometers and method for producing the devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95112363A RU95112363A (en) | 1997-07-10 |
| RU2097836C1 true RU2097836C1 (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=20170249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95112363A RU2097836C1 (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Device for graduating human radiation spectrometers and method for producing the devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2097836C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459273C2 (en) * | 2006-12-21 | 2012-08-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Anatomically and functionally accurate phantom soft tissues and method of formation thereof |
| WO2021078676A1 (en) * | 2019-10-24 | 2021-04-29 | The European Union, Represented By The European Commission | Simulant composition of an explosive compound |
-
1995
- 1995-07-19 RU RU95112363A patent/RU2097836C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Advances in Radiation Protection Monitor, JAEA, Stockholm, 1979, р. 493 - 502. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459273C2 (en) * | 2006-12-21 | 2012-08-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Anatomically and functionally accurate phantom soft tissues and method of formation thereof |
| WO2021078676A1 (en) * | 2019-10-24 | 2021-04-29 | The European Union, Represented By The European Commission | Simulant composition of an explosive compound |
| CN114728862A (en) * | 2019-10-24 | 2022-07-08 | 欧盟委员会 | Mimic compositions of explosive compounds |
| CN114728862B (en) * | 2019-10-24 | 2023-12-05 | 欧盟委员会 | Simulated composition of explosive compounds |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zankl et al. | The application of voxel phantoms to the internal dosimetry of radionuclides | |
| Shrimpton et al. | The tissue-equivalence of the Alderson Rando anthropomorphic phantom for x-rays of diagnostic qualities | |
| Manohara et al. | Energy absorption buildup factors of human organs and tissues at energies and penetration depths relevant for radiotherapy and diagnostics | |
| Harling et al. | Head phantoms for neutron capture therapy | |
| Stranden | Assessment of the radiological impact of using fly ash in cement | |
| White et al. | Anthropomorphic phantom materials | |
| Spitz et al. | Design, fabrication & evaluation of a new calibration phantom for in vivo measurement of bone-seeking radionuclides | |
| Sessions et al. | Comparisons of point and average organ dose within an anthropomorphic physical phantom and a computational model of the newborn patient | |
| RU2097836C1 (en) | Device for graduating human radiation spectrometers and method for producing the devices | |
| Struelens et al. | Experimental validation of Monte Carlo calculations with a voxelized Rando–Alderson phantom: a study on influence parameters | |
| Schultz et al. | Organ and effective doses in the male phantom Adam exposed in AP direction to broad unidirectional beams of monoenergetic electrons | |
| Pistone et al. | Monte Carlo based dose-rate assessment in 18 F-Choline PET examination: a comparison between GATE and GAMOS codes | |
| White | The design and manufacture of anthropomorphic phantoms | |
| Ulanovsky et al. | Modifications to the ORNL phantom series in simulation of the responses of thyroid detectors | |
| JPS615834A (en) | Phantom for radioactive rays | |
| Zoetelief et al. | Protocol for X-ray dosimetry in radiobiology | |
| Kramer et al. | The effect of lung deposition patterns on the activity estimate obtained from a large area germanium detector lung counter | |
| Griffith | Polyurethane as a base for a family of tissue equivalent materials | |
| Rosenstein | Dose equivalent conversion factors for human organs and tissues from external radiation | |
| Watanabe et al. | Phantom materials in radiology | |
| Fry et al. | The design and construction of a realistic thorax phantom for in vivo measurements of low-energy photon emitters | |
| Taylor | History of the Lawrence Livermore National Laboratory Torso Phantom | |
| Griffith et al. | Tissue-equivalent torso phantom for calibration of transuranic-nuclide counting facilities | |
| Kovtun et al. | Anthropomorphic phantom with strontium-90 incorporated in the skeleton | |
| Kopačin et al. | Development and validation of the low‐cost pregnant female physical phantom for fetal dosimetry in MV photon radiotherapy |