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你知道嗎？第一代計算幻影是如何幫助放射線劑量評估的？
自1960年代以來，計算幻影逐漸成為放射科學界重要的工具，這些模擬人類身體的模型幫助專家們進行放射線劑量的評估。隨著計算技術的進步，這些幻影也發生了變化，從最初的簡單幾何模型進化為基於實際醫學影像的體素化幻影，讓放射線劑量的評估更加準確。第一代計算幻影的開發，標誌著放射線劑量評估方法的開始，它們的演變至今會對放射線的使用和安全性產生深遠影響。
計算幻影的發展不僅提升了放射線劑量的精確度，也為醫療圖像重建算法的測試提供了必要的支持。
第一代計算幻影的歷史
在1960年代之前，放射線劑量的評估主要依賴簡單的幾何模型，這些模型將每個器官簡單地表示為具有“有效半徑”的球體。此時期的計算大多基於非常簡陋的數學公式，無法真實地反映人體的解剖結構。隨著技術的演進，科學家們開始發展更多人性化的樣本，例如以 Shepp-Logan 幻影為例，這是一種模擬人頭的幻影，用於驗證影像重建算法的效果。
第一代計算幻影的目的是改善從內部放射性物質中獲得的器官劑量評估，它們是在簡單的幾何模型基礎上逐漸演變而來的。
MIRD幻影及其衍生物
MIRD幻影是由Fisher和Snyder於1960年代在橡樹嶺國家實驗室開發的，這個幻影包含了22個內部器官和超過100個子區域，並且是首個用於內部劑量計算的擬人化幻影。隨後，一系列基於MIRD的衍生幻影相繼被開發，例如在1980年代由Cristy和Eckerman開發的“家庭”幻影系列，以及德國的“ADAM和EVA”。這些模型不僅助力劑量的準確計算，還促進了放射治療和醫學影像學的發展。
這些幻影的誕生，使得對於不同年齡段和性別的劑量計算變得可行，從而幫助醫療界更好地進行劑量評估。
第二代體素幻影的出現
進入1980年代，隨著計算技術的進一步提升，科學家們逐漸放棄了早期的簡單模型，轉而使用基於CT和MRI影像的體素幻影。這些模型能通過高解析度的數位影像重建出人類的真實形態。隨著技術的演進，研究者們發現可以將這些影像轉換為體素格式，以數位形式重建人體，並執行多種劑量計算。
目前已有超過38種體素幻影可供多種用途，這不僅提升了模擬的準確率，還便利未來的研究。
近代發展與挑戰
儘管體素幻影提供了更為準確的數據，但其發展也面臨許多挑戰。例如，CT影像採集過程中患者吸收的輻射劑量相對比較高，而MRI影像的處理時間也相對較長。此外，完整的身體掃描系列對於獲取有用數據至關重要，但現實中往往難以實現。這使得數據管理成為另一個亟待解決的問題，雖然新電腦能夠存儲大量數據，但處理這些高解析度影像所需的內存也非常龐大。
計算幻影的未來
隨著計算技術的不斷進步和對放射線劑量評估需求的提高，未來的計算幻影將更加靈活和精準。新型的邊界表示幻影（BREP）和統計幻影的出現，將為實現個體特定劑量計算開啟新的可能性。這些幻影不再僅僅限於靜態模型，而是能夠根據身體的形狀和姿勢進行變形，從而實現更為真實的劑量評估。
第一代計算幻影的開發為後續技術的提高打下了基礎，那麼今後我們該如何利用這些計算幻影，以進一步提升放射線醫學的應用及其安全性呢？
