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中国成年男性参考人体素模型及在剂量测量评价中的应用

作　者: 刘立业
导　师: 李君利
学　校: 清华大学
专　业: 核科学与技术
关键词: 几体体素模型中国参考几外照射剂量转换系数活体测量动态虚拟刻度
分类号: O242.1
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 91次
引　用: 1次
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内容摘要

个体计算模型是辐射剂量学的基础性研究工具。相比过去的数学模型，体素模型在解剖学上更接近真实几体，剂量评价也更为准确。几体体素模型及其直用已成为当前辐射防护领域的研究热点。本论文围绕中国成年男性参考几体素模型(cRAM)的建立及其在光子、中子外照射剂量评价，内污染活体测量等方面的直用，开展了一系列研究工作。主要取得了如下结果：(1)在个体体素模型(cNMAN)的基础上，根据中国参考几数据和IcRP出版物中的骨组织分布数据，通过器官补充、二次分割、器官调整等过程，建立了代表中国成年男性参考几的高精度全身体素模型(cRAM)。该模型水平方向分辨率为1．741mm×1．741mm，模型身高170 cm，体重60 kg；共拥有80个器官或组织，基本包含了IcRP新建议书要求的所有辐射敏感器官，器官质量与中国参考几数据差异在±5％以内。其中，骨模型采用与IcRP参考几体素模型相一致的site—specific骨模型建立方法，考虑了红骨髓、骨小梁等骨组织的分布情况。在体素模型调整方面，提出了更为合理的“邻域比例”膨胀腐蚀方法，它可以在模型调整过程中，保持器官解剖形态的真实性。(2)在cRAM模型的基础上，利用McNPX程序，计算了一套代表中国成年男性参考几的光子(10 kev一10 Mev)、中子(0．01 ev-20 Mev)外照射剂量转换系数。较系统地评价了中国几与IcRP参考几、数学模型与体素模型在外照射剂量学上的差异。并针对皮肤、红骨髓、骨表面等特殊器官，提出了更为准确的剂量计算方法。(3)针对内污染活体测量的效率刻度问题，结合IcRP生物动力学模型，建立了基于几体体素模型的快速动态虚拟刻度新方法。并利用该方法，较系统地评价了241Am、235、60co等核素生物动力学分布对活体测量结果的影响。同时，成功参与了国际首次虚拟刻度比对项目。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章引言  11-22
  1.1 选题的背景及意义  11-18
    1.1.1 几体计算模型的发展现状  11-14
    1.1.2 几体计算模型的直用现状  14-15
    1.1.3 研究问题的提出  15-18
  1.2 论文工作的主要内容  18-20
  1.3 论文的结构安排  20-22
第2章中国成年男性参考人体素模型的建立  22-55
  2.1 本章引言  22-23
  2.2 CRAM模型建立的总体流程  23
  2.3 Site-pecⅢc非均匀骨骼体素模型的建立  23-33
    2.3.1 骨模型的简要介绍  23-27
    2.3.2 Site-specific骨骼质量数据的计算  27-31
    2.3.3 SitespecⅢc非均匀骨骼体素模型  31-33
  2.4 器官补充与二次分割  33-39
  2.5 器官质量(体积)的调整  39-50
    2.5.1 数学形态学的简要介绍  40-42
    2.5.2 二维膨胀腐蚀方法的对比研究  42-48
    2.5.3 三维邻域比例膨胀腐蚀方法  48-50
    2.5.4 器官调整实例及说明  50
  2.6 CRAM体素模型  50-52
  2.7 小结  52-55
第3章 CRAM模型光子外照射剂量系数的计算与比较  55-85
  3.1 本章引言  55-56
  3.2 辐射防护的量及剂量转换系数  56-60
    3.2.1 辐射防护中的一些量  56-59
    3.2.2 剂量转换系数  59-60
  3.3 蒙特卡罗模拟  60-62
    3.3.1 MCNt，x程序  60
    3.3.2 体素模型的描述  60-62
  3.4 剂量转换系数的计算  62-72
    3.4.1 照射条件  62
    3.4.2 普通器官剂量的计算  62-64
    3.4.3 皮肤剂量的计算方法  64-67
    3.4.4 骨剂量的计算方法  67-72
  3.5 CRAM模型光于外照射剂量转换系数及对比  72-82
    3.5.1 器官吸收剂量的对比  74-80
    3.5.2 有效剂量的对比  80-82
  3.6 小结  82-85
第4章 CRAM模型中子外照射剂量系数的计算  85-96
  4.1 本章引言  85
  4.2 中子剂量系数的计算  85-91
    4.2.1 MCNpx程序的计算条件  85-87
    4.2.2 骨剂量的计算  87-89
    4.2.3 中子辐射权重因子  89-91
  4.3 CRAM模型中子外照射剂量转换系数  91-95
    4.3.1 次级光子对照器官吸收剂量的贡献  91
    4.3.2 器官吸收剂量  91
    4.3.3 有效剂量  91-95
  4.4 小结  95-96
第5章内污染活体测量快速虚拟刻度方法及Eurodos国际比对  96-121
  5.1 引言  96
  5.2 内照射监测的简要介绍  96-107
    5.2.1 内照射剂量的估算  97-99
    5.2.2 内照射监测技术  99-101
    5.2.3 活体测量的刻度方法及其发展现状  101-107
  5.3 快速虚拟刻度方法的实现  107-112
    5.3.1 体内光于源的抽样  107-109
    5.3.2 方向偏倚抽样减方差技巧  109-111
    5.3.3 全身计数器实验数据验证  111-112
  5.4 Eurodos国际虚拟刻度比对  112-120
    5.4.1 241Am点源刻度  112-116
    5.4.2 LLNl 胸腔模型刻度  116-120
  5.5 小结  120-121
第6章体内核素生物动力学分布对活体测量结果的影响  121-141
  6.1 本章引言  121-122
  6.2 生物动力学模型及DCAL软件  122-125
    6.2.1 呼吸道模型  122-124
    6.2.2 消化道模型  124
    6.2.3 DCAL软件  124-125
  6.3 态虚拟刻度方法的建立  125-127
    6.3.1 CRAM体素模型的准备  125-126
    6.3.2 各个器官滞留分数的计算  126
    6.3.3 各个器官探测效率的计算  126-127
    6.3.4 态虚拟刻度示例：肺部计数器  127
  6.4 体内核素分布对肺部计数器测量的影响  127-133
    6.4.1 吸入241Am核素的情况  129-132
    6.4.2 吸入235U核素的情况  132-133
  6.5 体内核素分布对全身计数器测量的影响  133-138
    6.5.1 标准椅和直立测量几何  135-137
    6.5.2 座椅测量几何的优化研究  137-138
  6.6 小结  138-141
第7章结论  141-145
  7.1 论文完成的主要工作  141-142
  7.2 刨新点  142-143
  7.3 下一步工作的建议  143-145
参考文献  145-157
致谢  157-158
附录A CRAM模型光子外照射剂量系数  158-168
附录B CRAM模型中子外照射剂量系数  168-178
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  178-180

中国成年男性参考人体素模型及在剂量测量评价中的应用

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