新型异质性儿童头部模体在放疗计划CT-HU密度校准中的验证：基于儿童脑肿瘤病例的剂量学评估

本研究针对现有CT模体在儿童放疗中组织等效性不足的问题，开发了基于定制环氧树脂的异质性儿童头部模体，用于优化HU（Hounsfield Unit）-密度校准曲线。通过10例儿童脑肿瘤全脑全脊髓照射（CSI）计划的剂量学分析，证实新模体校准曲线使Gamma通过率提升至95.7%（3%/3 mm），显著降低脊髓、眼晶状体等危及器官（OARs）剂量，同时保持靶区（PTV）覆盖率V95% 达98±3%，为资源有限地区提供了高性价比的儿童精准放疗解决方案。

　　

在儿童癌症治疗领域，脑肿瘤是最常见的恶性肿瘤之一。由于儿童组织对辐射高度敏感且生存期长，精准的放疗剂量计算至关重要。然而，当前放疗计划依赖的CT-HU密度校准多采用成人均质模体，无法准确反映儿童头部组织的异质性特征，导致剂量计算误差。这一问题在资源有限的医疗机构尤为突出，亟需开发符合儿童解剖特点且成本可控的校准工具。

为解决这一挑战，Hassan First University的研究团队开发了一种新型异质性儿童头部模体，采用定制环氧树脂混合材料模拟真实儿童组织密度分布。该研究通过对比传统EasyCube模体与新型模体的校准曲线差异，并重新规划10例儿童脑肿瘤CSI治疗方案，系统评估了剂量学参数的改善效果。研究成果发表于《Radiation Physics and Chemistry》，为儿童精准放疗提供了重要技术支撑。

研究采用三项关键技术：1）基于环氧树脂混合材料的模体构建技术，嵌入不同电子密度（RED）的组织等效插件；2）使用RayStation治疗计划系统（TPS）生成双模体校准曲线对比方案；3）通过剂量体积直方图（DVH）和Gamma指数（3%/3 mm与2%/3 mm标准）进行剂量学验证。病例队列为接受CSI治疗的10例儿童脑肿瘤患者。

【EasyCube phantom for reference】
研究以商用EasyCube模体为基准，其水等效主体内含肺、脂肪等组织模拟插件，但密度范围未针对儿童头部优化。

【HU-relative electron density (reD) calibration curves comparison】
新型儿童模体校准曲线在软组织范围（-100至100 HU）显示更高RED值（如50 HU时达1.05），更贴合儿童组织特性，导致剂量算法中软组织衰减计算差异。

【Conclusion】
剂量学验证显示，新模体方案Gamma通过率显著提升（3%/3 mm标准下95.7% vs 原方案），脊髓D_50%
降低0.5 Gy，双眼晶状体平均剂量减少0.06 Gy，且靶区覆盖率V_95%
稳定在98±3%，均匀性指数0.09±0.010。

该研究首次证实儿童专用模体可显著提升剂量计算精度，尤其对CSI等复杂照射技术。通过优化OARs保护（如肾脏剂量分布差异<1%），降低了儿童远期并发症风险。环氧树脂材料的低成本特性使其适合资源有限地区推广，为国际辐射防护委员会（ICRU）建议的儿童剂量限值实践提供了新工具。研究团队建议后续开展长期临床随访以验证远期效益。