2) идентичной по своим свойствам поглощения и рассеяния излучения легким человека
3) гетерогенным материалом с высокой дифференциацией плотностей
4) идентичной по своим свойствам поглощения и рассеяния излучения мышцам и мягким тканям (+)
Вода используется как референсная среда для дозиметрии, поскольку по радиационным свойствам близка к мышцам и большинству мягких тканей. Ее плотность около 1 г/см³, а электронная плотность и эффективный атомный номер сходны с тканевыми; поэтому процессы ослабления, рассеяния фотонов и переноса энергии в воде в значительной степени соответствуют происходящим в мягких тканях человека. Это особенно справедливо для терапевтического мегавольтного фотонного излучения, где преобладает комптоновское взаимодействие.
В стандартизованных протоколах радиотерапевтической дозиметрии, включая измерения ионизационными камерами, определяется поглощенная доза в воде — энергия, переданная излучением единице массы среды и выраженная в греях. Водный фантом обеспечивает однородные и воспроизводимые условия измерения, позволяет моделировать глубинное дозовое распределение и оценивать влияние рассеянного излучения. Полученные значения затем применяют для контроля калибровки аппарата и планирования лечения.
Полного физического тождества между водой и биологическими тканями нет: различия становятся более заметными при низкоэнергетическом рентгеновском излучении, когда возрастает роль фотоэлектрического поглощения и зависимости взаимодействия от атомного номера. Однако для клинической радиотерапии вода является наиболее удобным и международно признанным приближением к мягким тканям. Кость и легкое имеют существенно иные плотность и электронный состав, поэтому не могут служить универсальной средой для референсных измерений.
| Среда | Плотность и электронная плотность | Сходство с водой | Дозиметрическое значение |
|---|---|---|---|
| Вода | Плотность близка к 1 г/см³; свойства стабильны и воспроизводимы | Эталонная тканеэквивалентная среда | Основная среда для измерения поглощенной дозы и калибровки пучков |
| Мышцы | Плотность и электронная плотность близки к водным | Высокое сходство | Дозу в воде обычно используют как клиническое приближение к дозе в мягких тканях |
| Жировая ткань | Несколько меньшая плотность по сравнению с водой | Умеренно высокое сходство | Различия учитываются при расчете дозы в неоднородных анатомических областях |
| Кость | Значительно выше плотность и эффективный атомный номер | Низкое сходство | Вызывает усиленное ослабление и изменение рассеяния; не является заменой воды |
| Легкое | Низкая средняя плотность из-за воздушного содержимого | Низкое сходство | Создает выраженную неоднородность и требует коррекции при расчете дозы |
| Воздух | Очень низкая плотность и электронная плотность | Не является тканеэквивалентным | Используется в рабочем объеме ионизационной камеры, но не как среда референсной дозиметрии |
| Твердотельный водный фантом | Плотность и взаимодействие с излучением приближены к воде | Функциональный аналог воды | Применяется для некоторых контрольных измерений, но требует проверки эквивалентности |
Таким образом, вода выбрана не из-за высокой рентгеновской плотности, а благодаря близости к мягким тканям по взаимодействию с терапевтическим излучением. Ее применение формирует единый и воспроизводимый стандарт дозиметрии. При наличии костных, воздушных или других неоднородных структур расчет дозы дополнительно корректируют с учетом различий плотности и состава тканей.