基于立体光刻3D打印与BeO OSL技术的ICRU 95新操作量腕部剂量计研制及性能验证

国际辐射防护领域因ICRU 95报告提出新操作量Dp,skin，亟需改进现有剂量计能量响应特性。本研究创新性采用立体光刻（SLA）3D打印技术设计腕部剂量计外壳，结合氧化铍（BeO）光激发光（OSL）晶体，在23-662 keV能量范围和0°-60°入射角下实现±20%的相对响应偏差，符合IEC 62387:2020标准，为极端环境辐射监测提供新型解决方案。

　　

随着国际辐射防护标准的更新迭代，ICRU 95报告提出的新操作量D_p,skin（局部皮肤个人吸收剂量）对现有剂量监测体系提出了严峻挑战。传统基于H_p(0.07)的剂量计因能量转换系数变化面临重新校准甚至重新设计的压力，尤其在极端环境监测中，如何快速响应标准更新成为行业痛点。与此同时，增材制造技术的突破为精密仪器小型化提供了全新可能。

针对这一需求，来自伯南布哥联邦大学的研究团队在《Applied Radiation and Isotopes》发表创新研究，将高精度立体光刻（SLA）3D打印技术与商用氧化铍（BeO）光激发光（OSL）剂量计相结合，开发出适用于腕部监测的新型剂量计外壳。该研究通过计算机辅助设计（CAD）构建四组件结构，包含固定BeO晶体的下壳体、带入射窗的上壳体及双重锁定销钉系统，无需额外过滤层即可满足IEC 62387:2020标准对能量和角度依赖性的严苛要求。

关键技术方法包括：1）SolidWorks?软件设计剂量计外壳三维模型；2）SLA工艺打印丙烯酸酯光聚合物结构；3）使用¹³⁷Cs源（662 keV）进行系统校准；4）在ISO 4037标准X射线辐射质（23-250 keV）及宽能量范围（23-662 keV）下测试能量响应；5）0°-60°多角度入射实验验证方向依赖性。

【材料与方法】
研究团队采用分层设计策略，通过主副销钉实现外壳快速组装拆卸。关键创新在于利用3D打印精度（±50 μm）控制入射窗厚度（2 mm丙烯酸酯），该材料在诊断级X射线能区（30-150 keV）具有与组织等效的衰减特性。

【结果与讨论】
测试数据显示，经1.20能量校正因子（f_E,A）优化后，系统在23-662 keV能谱范围内响应偏差控制在±20%，完全覆盖IEC标准规定的r_min=0.67至r_max=1.67容许区间。角度实验表明，60°斜入射时信号衰减不超过15%，归因于壳体自屏蔽效应的精确补偿设计。

【结论】
该研究证实SLA 3D打印可快速生产符合ICRU 95新标准的剂量计外壳，其模块化设计允许根据监测需求灵活调整几何参数。BeO OSL晶体与3D打印结构的协同作用，既保持了商业剂量计的灵敏度，又通过定制化外壳解决了新操作量带来的能量响应重构难题。这项技术为辐射监测设备的快速迭代提供了范式转移，特别适用于核医学介入治疗等需要实时监测的极端场景。

值得注意的是，研究团队在竞争利益声明中披露了与伯南布哥联邦大学的合作关系，但强调该因素未影响研究客观性。未引用的参考文献Hoedlmoser等（2020）可能涉及相关技术的早期探索，暗示该领域持续的技术演进趋势。