专利名称：人体胸部辐照仿真体模的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在于放射诊断、治疗、防护、教学及研究中，作为人体替身的射线实验工具，由胸腔与脏器构成。
了解和掌握射线在人体内的转移、吸收规律及对人体组织辐射效应，是在放射医学、原子核技术中掌握运用射线最基本条件。但由于人体达到一定剂量时，将产生损害，且即使以人体为射线的受体，也不能直观地了解射线在人体内的传递、吸收过程。因此人们希望寻求一种工具，代替人体作为射线的受体，以模拟射线在其体内外剂量分布。这种工具也就是人们所说的辐照人体模型，简称“体模”。研制能作为人体替身的体模，要涉及到医学、生物学、材料、信息学诸多学科领域，难度很大，由于其包含有人体精细器官，研制工作更为复杂。在本实用新型完成之前，现有技术的人体胸部仿真模型，远没有达到医学和剂量实验要求。在国内，目前使用的作为人体胸部替身的模型，是一简单的几何形体，都由均一的同种材料制成，有肺而无精细结构。由这种体模得到的实验结果不能完全反应射线在人体内的实际情况，其适用性是有限的。在国外，研究代替人体进行射线研究的仿真体模的工作开展得较早，在某些方面取得了进展，如美国在一九八四年研制出了用于胸部pu-239、Am-241沉积剂量估算的内照射体模(Livermore Toso Calibration phantom for Transuranic Radionu-clides)。这种胸部体模是将放射源置于体模内，从体模外测试外透的射线，从而估计放射物质在人体内沉积及对人体的危害，显然仅适用于放射物质内照射情况，不可能代替人体进行全面研究。
本实用新型的目的在于提供一种其外形和结构与人体相似，且与人体活体组织辐射效果相似的材料制成的人体胸部辐照仿真体模，用于放射诊断、治疗、防护、教学及研究中作为人体替身。
实现本实用新型目的的人体胸部辐照仿真体模，由胸腔和脏器构成，胸腔包括胸部肋骨、肌肉、脂肪；脏器包括肺脏支气管、心脏、食管等，外形和结构均与人体相似，并分别由与人体活体组织辐射效果相近的材料制成，并在体模内设置测量射线的传感器。传感器可以是热释光、半导体、电离室等各种传感器。为了安置传感器，可在器官上加工出测试孔穴，传感器安置在测试孔穴内，并可更换。在脏器上设置，特别是在脏器上多发病灶的部位上设置安放病灶模拟体的孔穴。病灶模拟体是可更换的，如肌瘤、水肿、癌等，并可制成不同的大小与形状。设置体模体内用于测量射线的传感器按方格布置，在脏器上设置用于测量射线的传感器是以器官的几何中心对称布置。体模胸腔为箱式结构，在体模的前胸设置箱盖，胸腔的其他部分为箱身。脏器按人体的真实结构嵌置在胸腔内，脏器可采用横断组合结构。
本实用新型所揭示的模型，其组成材料为非均匀材料，肌肉、脂肪、胸骨、肺脏、心脏等器官分别采用不同的材料制成。发明人为了使体模在辐射效果上与人体活体相似，利用了最新的技术成果和技术手段，采用了“化学准等效法”，即使体模的主要元素组成与人体活体相似，和“有效原子序数等效法”，即体模材料与活体离体组织光子能谱相似，质量衰减系数(μ/ρ)相近，并用计算机进行材料的等效性最优化设计，其组织等效已达到国际标准A级，与活体比较偏差＜±5％。
病灶模拟体的设计包知病灶模拟体材料和形状的设计，本实用新型的发明人是采用“内定标法”和“替代法”，即将新鲜离体的病灶放置在体模内，测定辐射参数，根据辐射参数和病灶的组成，用计算机设计不同CT值的病灶模拟块，使其CT值和质量密度(ρ)误差≤5％，几何直径误差＜10μm。用这种方法设计出的病灶模拟块，将其放在体模内测定辐射参数，在胸部疾病诊断中提高了可比性、真实性和正确性。
本实用新型由于胸腔和脏器其外部形态和内部结构与人体相似，材料组织辐射等效，射线在人体与体模内的传递、散射和吸收有很好的比拟性，因而可通过本实用新型，再配以数据处理仪、图象显示仪等仪器，可直观形象地对比了解射线(x、r射线)在人体中的能量传递，以及射线作为病灶诊断的信息(钙化点、纤维节、囊肿、水肿、恶性肿瘤等，以及与位置、形态、界面、质量密度、电子密度相关性)。从而反映射线能量在体内外的动态和静态传递过程，直观显示正常和病理组织的视觉图象和物理特性对比。另外由于病灶模拟块具有可更换性，可对病灶组织CT值、形态特征，空间坐标进行修正，进行归一化处理后，选择最优化投照条件进行特征识别，使占总的放射检查中65％的胸部放射检查，正确诊断准确率从使用体模前的33％提高到76％。本实用新型还具有以下优点1.由于体模的胸腔为箱式结构，脏器为组合式结构，可放置不同类型的病灶模拟块和不同类型的传感器，使病灶的图象模拟和剂量则定有很强的可操作性。
2.本实用新型模拟了人体胸部的主要组织器官包括皮肤、肌肉、脂肪、肺、气管、支气管、血管、心脏，在图象比较上与真人的常规x片、断层片和CT片具有很好的可比性。
3.由于体模具有外部形态相似，组织辐射等效，内部结构仿真及腔隙和病灶模拟可以较真实地反应人体胸部的非均匀性特征，能通过传感器了解χ、γ射线在肺等脏器中的能量传递及正常和病理组织图象的重叠，射线能量沉积及胶片黑度变化，因而可使疾病诊断从经验直觉到定量分析。本实用新型具有以下的广泛用途1.医疗设备的质量控制和质量保证。作为人体的替身，每天用于检查标定医疗设备，选择最优化的投照条件(电压、电流、时间、距离等)。
2.病人医疗照射质量控制和质量保证。对病人诊断和治疗时体内外剂量分布研究，以期用最小的剂量，最小的代价获得最佳的诊断治疗效果。
3.对新设备、新的治疗方案和诊断方案的实验验证。以本实用新型作为射线受体，了解和核实射线在体内外的剂量分布，并制作剂量分布图谱应用于临床。
4.暗室技术的最优化。以本实用新型作为稳定的受体，检查暗室药物浓度，温度和操作时间对医疗图象的影响。
5.肿瘤病理图象分析实验研究。用稳定的不同密度、几何形态的模拟块，检查以获得医疗仪器几何分辨率，质量密度分辨率，电子密度分辨率，空间分辨率，并进行相应的修正。
6.医学教育和技术培训。由于本实用新型具有照射稳定性，病灶模拟块可更换性，因此可重显不同类型疾病的医学影象特征，有利于学生、技术人员进行医学影象的操作和图象识别训练。
7.辐射剂量学的基础研究。以本实用新型作为受体，研究不同能量的χ、γ射线的百分深部剂量曲线；射线的衰减、吸收、散射和随能量不同引起的谱线变化；研究边界效应、过渡效应、空腔效应对放射治疗中剂量分布的影响。
8.放射事故剂量模拟。将本体模放置在事故现场，可直观而准确地测定事故剂量，有效剂量当量，器官剂量等，以便采取相应的医疗措施。
9.辐射安全评价。将体模置于辐射场内，可获得不同设备、不同投照条件和不同位置下，人体的体表剂量、器官剂量、有效剂量的分布信息，作出设备防护性能及人员安全评价。本实用新型还具有其他一些方面的研究图1是本实用新型结构示意图。
图2是胸腔箱体的盖板。
图3是附图1的横断面图。
下面结合着
，给出本实用新型的一个实施例，并对本实用新型做进一步的详细描述。
人体胸部模拟体模，由胸腔和脏器构成胸部躯干模拟体，躯干外壳1由箱式胸腔2和位于前胸处的胸腔箱盖3构成。胸腔2包括肋骨7、肌肉、脂肪等。脏器包括肺4、心5、肝脏6及气管、食管、血管等，胸部躯干各组成部分其外形与结构均与人体仿真相似，且分别由与人体活体组织辐射效果相近的材料制成。主要的脏器，如肺脏4、心脏5及气管和食管由横截段构成。脏器按人体的真实结构相互结合嵌放在胸腔内。测试射线的传感器9沿体模的横截面方向成方格布置，设置主要脏器上的传感器，以器官的几何中心成对称性布置。在脏器的多发病灶部位设置安放病灶模拟体8的孔空，病灶模拟体是可更换的，并可制成不同的类型。
权利要求1.一种在放射诊断、治疗、防护、教学及研究中作为人体替身的人体胸部辐照仿真体模，由胸腔(2)与脏器构成，其特征是胸腔和脏器的外部形态及内部结构与人体相似，用与人体活体组织辐射效果相近的组织辐射等效材料制成，体内设置有测量射线的传感器(9)。
2.根据权利要求1所述的人体胸部辐照仿真体模，其特征是在脏器上设置有放置病灶模拟体(8)的孔穴。
3.根据权利要求2所述的人体胸部辐照仿真体模，其特征是在脏器多发病灶部位设置有放置病灶模拟体(8)的孔穴，在孔穴内安置有可更换的病灶模拟体。
4.根据权利要求1或2或3所述的人体胸部辐照仿真体模，其特征在于体模内用于测量射线的传感器按方格布置。
5.根据权利要求4所述的人体胸部辐照仿真体模，其特征在于设置在脏器上测量射线的传感器是以器官的几何中心为中心对称设置。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的人体胸部辐照仿真体模，其特征在于所说的体模胸腔为箱式结构，在体模的前胸设置有胸腔箱盖(3)。
7.根据权利要求6所述的人体胸部辐照仿真体模，其特征在于体模脏器的主要器官为横断组合结构，由几部分嵌合而成。
专利摘要本实用新型为国家自然科学基金资助项目，是一种人体胸部辐照仿真模型，用于放射诊断、治疗、防护、教学及研究中作为人体替身，它外部形态和内部结构与人体相似，用与人体组织辐射效果相近的材料制成。在体模内设置有测试射线的传感器，在脏器的多发病部位设置有安放病灶模拟体的孔穴，模拟病灶块是可更换的。根据其活体的相似性，既可对正常组织、病灶组织的图象作视觉评价；又可对物理参数作定量比较分析；当配以剂量仪器可直观显示射线在体内外的剂量分布。
文档编号G09B23/00GK2232610SQ9524284
公开日1996年8月7日 申请日期1995年3月9日 优先权日1995年3月9日
发明者林大全, 甘木信, 王远萍, 忻文丽, 靳升荣 申请人:四川联合大学