肿瘤放射物理学-物理师资料-5.1 人体模型

（1）对中高能X（γ）射线，康普顿效应为主要形式，当 两种模体材料的电子密度相等时，则认为它们彼此等效。 此时的转换关系式为
T水 T模体 模体 (Z / A)模体 /(Z / A)水
T水 为 T模体 的等效水厚度（cm）。
例如： 有 机 玻 璃 的 分 子 式 (C5O2H8)n ， 假 设 其 密 度 为 1.18g/cm3 。
组织替代材料： “模拟人体组织与射线的相互作用的材 料”。 （ICRU第44号）
3、组织替代材料的选Leabharlann Baidu，应考虑被替代组织的化学组成和 辐射场的特点。（考虑作用方式的特点）
对X（γ）射线，总线性衰减系数（或总质量衰减系数） 与被替代组织的相同。（注意Z和电子密度的影响）
对电子束，总线性（或总质量）阻止本领和总线性（或总 质量）角散射本领。
式中Z为深度， r0 为电子束的连续慢化近似射程，
为组织替代材料的密度。
（1）对X（γ）射线，校正系数 CF e(dd' ) ，
d为替代材料的厚度， d ' 为等效水厚度， 为替代材料
的射线的有效线性衰减系数。
（2）对电子束，两种模体射野中心轴上百分深度剂量 （PDD）相同时的深度比为：
Zm (PDD) / Zw (PDD) (r0 / )m /(r0 / )w
人体模体主要用于治疗过程的 剂量学研究，包括新技术的开发和 验证、治疗方案的验证与测量等， 不主张用它作常规剂量的检查与校 对。
（4）组织填充模体（bolus） 用组织替代材料制成的组织 补偿模体，直接放在患者的皮肤上，用于改变患者皮肤不规 则轮廓对体内靶区或重要器官剂量分布的影响，提供附加的 对射线束的散射、建成和衰减。
1cm厚的有机玻璃相当于 1.18×(0.54/0.555)=1.148cm水。
（2）对低能X射线，光电效应占主要，两种模体材料通过 下式等效：
T水 T模体 模体 (Z模体，有效 / Z水，有效)3
1
式中
Z有效


i
(ni
/
n0
)

Zi3
3
，
ni 为组成模体材料的
第i种元素的电子数； n0 为模体材料总的电子数。
块，构成边长为30cm或25cm的立方体，代替 标准水模体作吸收剂量和能量的常规检查。
（3）人体模体 分均匀型和不均匀型两种。
均匀型是用均匀的固态组织替代材料加工成，类似标准人体外形或 组织器官外形的模体。
不均匀型是用人体各种组织（骨、肺、气腔等） 的组织替代材料加工而成的，类似标准人体外 形或组织器官的外形。
第五章 X（γ）射线射野 剂量学
第一节 人体模型
一、组织替代材料
1、射线与人体组织相互作用的研究很难直接在人体内进 行。
2 、 模 体 （ phantom ） ： 用 人 体 组 织 的 替 代 材 料 （ tissue substitutes）构成的模型代替人体。
组织等效材料： “对射线的散射和吸收的特性与人体组 织的相同的材料” 。（ICRU第30号）
例如： 水的有效原子序数
Z有效=[（2/10)*(1)3+(8/10)* (8)3]1/3 =7.42
1cm厚的有机玻璃相当于 1.18×（6.48/7.42）3 = 0.79cm水。
（3）对高能X射线，电子对效应占主要，两种模体通过下式 等效：
T水 T模体 模体 (Z模体，有效 / Z水，有效 )
式中 Z有效 (ni / n0 ) (Zi )
i
对水 Z有效 6.6
对有机玻璃
Z有效 5.85
则1cm有机玻璃相当于 1.18×（5.85/6.6）＝1.05cm水。
（4）对电子束，模体材料是通过模体中电子注量进行等效 的：
T水 T模体 模体 (R0 )模体 /(R0 )水
（1）标准模体（standard phantom） 长宽高均为30cm的立方体水模，用于X（γ）射线、电子束、中子
束吸收剂量的测定和比对。对低能电子束，水模体的高度可以薄些，但 其最低高度不能低于5cm。
（2）均匀模体（homogeneous phantom） 用固态或干水组织替代材料制成的片形方
一般情况下，适合X（γ）射线的组织替代材料一定是 电子束的组织替代材料。
对中子束，要求元素构成相同，及C、H、N、O的质量 相对份数要相等。
对重离子，线性碰撞本领是首选条件。
对负π介子，除了考虑线性碰撞本领外，还应该考虑分子 结构。
为了保证等体积的组织替代材料与被替代组织的质量相 等，要求两者的物理密度必须近似相等。
或 T水 T模体 Cpl
连续慢化近 似射程
模体材料转换到水的 比例系数
（IAEA，277号）
（IAEA，381号）
三、模体的分类
由组织替代材料组成的模体是用于模拟各种射线与人 体组织和器官相互作用的物理过程。
ICRU对各种模体作了如下的分类和定义： （1）标准模体 （2）均匀模体 （3）人体模体 （4）组织填充模体
它与组织补偿器的区别是：前者必须用组织替代材料制 作而且必须放在患者的皮肤上；后者不必用组织替代材料制 作而且必须离患者皮肤一定距离。组织补偿器是一种用途特 殊的剂量补偿装置。
四、剂量的准确性要求
用组织替代材料或水替代材料构成的模体进行剂量 的比对和测量时，测得的吸收剂量值与通过标准水模体测 量得的值相差不能超过1％，否则应改用较好的材料，或 用下述方法进行修正。
4、水模 （最容易得到、最廉价） 对X（γ）射线、电子束的吸收和散射几乎与软组织和肌肉 近似。（用电离室作探头时，必须加防水措施）
5、其它组织替代材料 有机玻璃、聚苯乙烯最为常见
表6-3
二、组织替代材料间的转换
比如原来组织的替代材料是有机玻璃，现在要换成 水，该如何进行等效转换？这就涉及到组织替代材料间的 转换问题，它决定于被测射线与模体材料的相互作用。