用于輻射劑量學的小鼠體素模型建立及其器官劑量分布研究.pdf

1、動物照射實驗是電離輻射生物效應研究的重要手段，相比較平均劑量而言，實驗動物的器官劑量可為生物效應評價、劑量-效應關系研究提供更豐富的信息和依據。動物器官劑量難以采用物理方法直接測量。近年來，隨著斷層成像技術的發(fā)展，基于體素模型與蒙特卡羅技術的器官劑量模擬計算方法已日趨成熟，并已在輻射防護人體劑量學中得到了應用，而目前以生物效應評價為目的的動物器官劑量計算還處于起步階段，缺乏體素模型及器官劑量評價數據。
　　 本文針對小鼠建立體素

2、模型，采用蒙特卡羅技術獲得了光子、中子外照射情況下小鼠的器官劑量轉換系數，分析并總結了小鼠的器官劑量分布規(guī)律。主要研究結果及結論包括：
　　 1、采用Matlab7.0和Photoshop8.0圖像處理軟件軟件對質量為28 g的雄性小鼠斷層序列彩色解剖圖片(418張)進行了圖像配準、識別與分割，然后利用Visual C++與可視化工具包(VTK)編程對小鼠進行三維重建，建立了一個體素精度為0.2 mm×0.2 mm×0.2 mm

3、、體素數量為9，424，000的小鼠體素模型，模型中含有14個關鍵器官或組織，分別為：皮膚、骨骼、眼睛、心臟、肺、肝、腎、腎上腺、胃、脾、胰腺、睪丸、膀胱、肌肉等。
　　 2、采用Matlab7.0軟件和蒙特卡羅程序MCNP混合編程，確定了小鼠體素模型中每個體素的空間幾何位置和物理屬性，并編寫了小鼠體素模型的MCNP輸入文件，使得小鼠體素模型可以與蒙特卡羅方法結合進行粒子輸運模擬。
　　 3、針對蒙特卡羅程序MCNP，論

4、文深入研究了基于體素模型的光子、中子外照射器官劑量計算方法，總結了不同光子、中子能量情況下物理模型及計數類型選擇的規(guī)律，為獲得準確的小鼠器官劑量提供了方法學基礎。
　　 4、利用MCNP程序，分別模擬計算了五種照射幾何條件（左側向、右側向、腹背向、背腹向、各向同性）下，光子能量為0.01MeV～10MeV共22個能量點、中子能量為10-9MeV-20MeV共37個能量點的小鼠器官劑量轉換系數，并以表格的形式給出了計算結果及其不確

5、定度。此套轉換系數是小鼠劑量學的基礎數據，在照射條件已知時，可以用來獲得小鼠的器官劑量。
　　 5、深入分析討論了照射幾何條件、粒子能量、器官的位置、形狀、大小及小鼠個體差異對小鼠器官劑量的影響，結果表明小鼠器官劑量在這些因素的影響下，光子外照射時同一個器官的器官劑量差異最高可達50％～60%，而中子外照射時差異最高可達100%～120%。
　　 6、構建了一個小鼠劑量學理論研究平臺，利用該平臺可以模擬計算光子、中子及其