不同组成聚二甲基硅氧烷( PDMS )制作肾模体的辐射衰减性能评价

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:35
文章英文标题
Evaluation of radiation attenuation properties on a various composition of polydimethylsiloxane (PDMS) for fabrication of kidney phantom
正文
聚二甲基硅氧烷( PDMS )和氢硅氧烷( HS )等化学物质因其具有人体组织等效性而被广泛应用于制作医学体模。本研究旨在评价各种聚二甲基硅氧烷样品的质量衰减系数、有效原子序数等辐射衰减特性，并验证可用于模拟肾脏组织的最佳材料。共有6个聚合物样品，分别记为S0、S1、S2、S3、S4、S5；分别为20 / 0 / 0、16 / 4 / 0、16 / 0 / 4、12 / 4 / 4、10 / 4 / 6和8 / 4 / 8，其组成为PDMS、HS和水。利用光子屏蔽和剂量学( Phy-X / PSD )软件( Phy-x . net )对衰减特性进行了估算，并与XCOM平台得到的理论值进行了比较。结果表明，PDMS S0的有效原子数、质量衰减系数和线性衰减系数均高于其他样品，因为S0是以100 % PDMS为基体，不含水和HS。发现仅含20 % HS的S1样品高于含20 %水但不含任何HS的S2样品。因此，样品中的水对光子能量的辐射衰减特性有显著影响。对于软组织和PDMS的Zeff不同；由于Si等较高元素的存在，它们各自的原子序数不同。本研究揭示，从总质量衰减系数、CT数和有效原子序数等方面，可采用80 % PDMS和20 %亲水性构建的改性材料、S1样品模拟肾脏。
文章内容（英文）
Chemical compounds such as polydimethylsiloxane (PDMS) and hydrogen silicone (HS) have been extensively used for fabricating medical phantoms due to its human tissue equivalency. This study aimed to evaluate the mass attenuation coefficient, effective atomic number, and other radiation attenuation properties of various polydimethylsiloxane samples and to verify the best material that can be used to simulate the kidney tissue. There are six samples of polymers in total, which are denoted as S0, S1, S2, S3, S4 and S5; these were 20/0/0, 16/4/0, 16/0/4, 12/4/4, 10/4/6 and 8/4/8, respectively with the composition of PDMS, HS and water. The Photon Shielding and Dosimetry (Phy-X/PSD) software ( Phy-x.net ) were used to estimate the attenuation properties, and the results were compared with the theoretical values obtained from the XCOM platform. The values of effective atomic number, mass attenuation coefficient, and linear attenuation coefficient, for PDMS S0 are reported to be the highest compared to all other samples, as S0 is based on 100% PDMS without any water and HS. The S1 sample, which only contained 20% of HS, was found to be higher than S2 sample, which had 20% water but without any HS. Hence, the water in samples significantly influences the radiation attenuation properties for photon energy. The Z eff for soft tissue and PDMS are different; their respective atomic numbers differ due to a presence of higher elements such as Si. This study reveals that the modified material, S1 samples constructed from 80% PDMS and 20% hydrophilic can be used to simulate the kidney in terms of the total mass attenuation coefficient, CT number and effective atomic number.
来源出处
Journal|[J]Radiation Physics and ChemistryVolume 189, 2021.
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DOI
https://doi.org/10.1016/J.RADPHYSCHEM.2021.109661

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