基于3D打印皮肤仿生层的实时局部皮肤剂量评估技术开发与验证

针对辐射暴露中皮肤剂量快速准确评估的临床需求，韩国研究团队开发出采用3D打印技术的皮肤仿生层(SIL)，通过模拟50 μm厚表皮层(EL)和基底层(BL)结构，结合蒙特卡洛(MCNPX)模拟与γ源实验验证，证实其组织等效性及剂量响应特性，为实时皮肤剂量监测提供了新型解决方案。

　　

在医疗放射治疗和核事故应急中，皮肤作为首道辐射屏障，其剂量评估直接关系到临床决策的时效性。传统TL/OSL(热释光/光激发光)和EPR(电子顺磁共振)技术存在滞后性，而新型钙钛矿穿戴剂量计又难以模拟皮肤微观结构。这种矛盾促使韩国核安全技术研究院团队在《Radiation Physics and Chemistry》发表创新研究，通过3D打印技术构建具有解剖学精度的皮肤仿生层(SIL)，为实时剂量监测开辟新途径。

研究采用三大关键技术：1）基于数字光处理的3D打印工艺实现50 μm超薄层制造；2）通过能量色散X射线光谱(EDS)和蒙特卡洛程序MCNPX验证组织等效性；3）利用¹³⁷Cs等四种γ源开展剂量响应实验，结合信号减法分离BL层闪烁信号。

【Design & Fabrication of skin imitation layer】
团队依据ICRP 116标准，将SIL设计为EL与BL双层结构，每层厚度精确控制为50 μm。采用掺杂荧光物质的树脂材料，通过表面轮廓仪测量显示EL(52.2±18.5 μm)和BL(51.1±16.5 μm)厚度接近设计值，虽存在局部波浪形偏差，但满足皮肤基底层剂量敏感区的解剖学要求。

【Result & Discussion】
成分分析显示SIL有效原子数Z_eff=7.37，与ICRP皮肤模型(Z_eff=7.29)高度匹配。蒙特卡洛模拟表明，对于10 keV-10 MeV光子、1 keV-10 MeV电子及5-10 MeV α粒子，其吸收剂量/注量比与ICRP 116转换系数误差<10%。实验验证中，BL层在⁶⁰Co照射下呈现线性剂量响应(R²>0.99)，证实其作为剂量计的可靠性。

【Conclusion】
该研究首次实现具有皮肤解剖学特征的3D打印剂量计开发，其创新性体现在：1）突破传统剂量计厚度限制(>1 mm)，实现亚毫米级结构模拟；2）通过双层信号分离技术解决浅表剂量测量难题；3）为核应急医学处理提供分钟级剂量评估工具。研究团队特别指出，未来通过优化打印参数可进一步提升厚度均匀性，并计划整合光纤系统实现原位测量。这项技术不仅适用于放射治疗QA(质量保证)，在核事故现场分级诊疗中更具应用潜力。