中国成年参考人体模内照射剂量转换系数计算

在核科学与技术、核能、核医学等领域中,对相关公众、职业人员、病人等在工作、核事故以及照射治疗的过程中受到的内照射剂量进行准确的评估是人员健康安全的重要保障。参考国际放射防护委员会(ICRP)生物动力学模型和放射性核素信息,通过计算比吸收分数(SAF),得到内照射剂量转换系数。利用ICRP参考人体素模型验证计算方法的正确性,最后基于中国成年参考人体素体模,系统地建立了中国成年参考人的内照射剂量系数数据库。数据库包括中国成年参考人α、β和γ射线比吸收分数、中国成年参考人体模敏感器官(组织)待积当量剂量转换系数和中国成年参考人待积有效剂量转换系数。将计算的结果与GB 18871—2002提供的内照射剂量转换系数进行了比较分析,结果表明采用中国成年参考人体模内照射剂量转换系数数据库,能更加准确地评估中国成年人摄入放射性核素所致的内照射剂量。本工作为中国成年人内照射剂量评估提供了标准化的方法和全面的数据,具有理论价值和实践意义。     

中国参考人数学模型的建立和软件开发

随着核医学发展,放射性药品已经越来越多地应用于诊断、治疗以及生理、生化等医学研究领域。放射性药品作为一类特殊药品,在为人类带来利益的同时,也带来一定剂量的辐射照射。本文基于中国参考人的数据,参照C-E模型建立符合中国人特征的中国参考人数学模型。利用该数学模型,通过蒙卡算法开发了计算内照射剂量的软件。     

蒙特卡罗法内照射剂量计算中不同物理模型的比较

在核医学内照射剂量计算中,Monte Carlo方法是一种十分重要的方法。但其计算结果的准确性直接取决于所使用的物理模型。分析了光子与物质作用过程的三种模型,比较了它们各自的特点,使用条件和对计算结果的影响,以便于科研工作中正确的选用。     

中国女性参考人曲面模型的光子有效剂量转换系数计算

本文基于人体断层解剖图像,根据所建立的中国女性参考人曲面模型和体素模型,采用MCNP计算了6种标准照射方式下光子在0.01~10MeV能量范围内20个能量点的光子有效剂量转换系数,并对曲面模型和体素模型的计算结果进行了比较。结果表明:在不同照射方式下曲面模型和体素模型的光子有效剂量转换系数的变化趋势基本一致,大部分能量点其差异在10%之内。光子有效剂量转换系数的差异主要是由于模型器官的位置和质量对剂量有一定影响,在低能级下差异较为明显。     

中国女性参考人体素模型的开发

利用分割后的中国女性虚拟人体数据集,建立可视化人体模型,通过校正人体模型的身高、体重和器官/组织质量,从而建立用于辐射剂量学计算的中国女性参考人体素模型。校正后的模型身高和体重与中国成年女性参考人数据完全一致,器官质量与参考人数据基本一致。再利用MCNPX粒子输运程序对校正前后的两个模型进行模拟,计算了外照射中子剂量转换系数,并将校正后模型的计算结果与ICRP参考人体素模型的计算结果进行了比较。总体上,器官剂量当量和有效剂量与ICRP参考人数据趋势符合较好,但是由于模型之间的差异,不同的胸腔厚度,器官相对位置等因素导致器官剂量当量有较大差异,有些差异甚至达到50%以上。     

中国参考人参数—成年人的骨骼重量

为编制亚洲参考人提供科学依据,收集了我国南北方地区成年人(20～60岁)486例的骨骼标本(男性409例,女性77例)。经实测全身18类骨骼的干重量,引用国外已有的骨骼湿、干重比值,首次提出了我国成年人的骨骼总重量参考值,即男性8.0kg、女性5.4kg。此数值不仅存在性别差异,也明显存在地区的差异。同时提出了我国成年人各类骨骼重量占骨总重量的百分数和骨骼总重量占体重的百分数。由此,可根据个体实际体重直接推算骨骼总重量及各类骨骼的重量,具有明显的实用价值。此外,根据ICILP参考人的骨骼源器官和靶器官的重量,又分别推得我国成年人的相应数值,这在辐射防护领域的骨剂量计算中具有重要的意义。     

MCNP程序计算中国人特性头模BNCT剂量分布

对国际上普遍采用的Synder人体头部模型进行修正，建立了有中国人解剖模型特征的几何模型和用于BNCT的人体头部MCNP计算模型，建立了一套用于BNCT治疗计划的软件。在软件模型的基础上分别计算了不同能量的中子进行治疗时的肿瘤及正常组织剂量分布，并对计算结果进行了分析。     

MCNP程序计算中国人特性头模BNCT剂量分布

本文对国际上普遍采用的Synder人体头部模型进行修正,建立了有中国人解剖模型特征的几何模型和用于BNCT的人体头部mcnp计算模型,建立了一套用于BNCT治疗计划的软件.在软件模型的基础上分别计算了不同能量的中子进行治疗时的肿瘤及正常组织剂量分布,并对计算结果进行了分析.     

辐射防护用中国参考人体素模型建立、应用及最新进展

以中国女性参考人体素模型为例,介绍了中国成年男女参考人体素模型的建立工作,包括构建非均匀骨模型,补充辐射敏感器官,进行器官二次分割和调整等过程。最后建立的中国参考人体素模型基本包含了ICRP新建议书中所有辐射敏感器官,器官质量与中国参考人数据差异基本在5%以内。该模型在内照射、外照射方面均得到一定应用,研究结果为我国辐射剂量评价工作提供了基础数据。最后介绍了人体体素模型的最新进展:精细乳房模型和微观骨模型。     

电子和光子剂量点核和吸收剂量分布的蒙特卡罗计算

用EGSnrc蒙特卡罗程序计算能量为1MeV的电子和32P、90Y和131I放射性核素的刻度剂量点核,计算能量为0.2MeV、4MeV的电子和32P、90Y放射性核素均匀分布在质量为10 2 103g的水球体中的吸收分数,计算活度为1 MBq/cm3的32P、90Y、131I放射性核素以及15 keV、30 keV、100 keV单能光子均匀分布在水(肿瘤)球壳(0.22 r 0.66cm)时的径向剂量率分布,并与国内外其它计算结果相比较。结果可为放射性核素治疗剂量计算提供参考。     

Organ dose conversion coefficients for external neutron irradiation based on the Chinese mathematical phantom (CMP)

A group of Monte Carlo simulations has been performed for external neutron dosimetry calculation based on a whole-body mathematical model. The Chinese mathematical phantom (CMP) is a mathematical human body model developed based on methods of ORNL (Oak ridge National Laboratory) mathematical phantom series (OMPS), and data from Chinese reference man and reference Asian man. Fluence-to-absorbed dose conversion coefficients of 24 organs and tissues for monoenergetic neutron beams ranging from 10^?9 to 10² MeV were calculated using the Monte Carlo code MCNPX. Irradiation conditions include anterior–posterior, posterior–anterior, right lateral, left lateral, rotational, and isotropic geometries. Results for the different organs are compared with those recommended in International Commission of Radiological Protection (ICRP) publication 74 and results obtained based on the visible Chinese human (VCH) phantom. Overall the consistency among the three sets of data was observed, but significant deviations up to 30–50% were also found in the AP, PA and lateral irradiation conditions. Since CMP represents the Chinese population, this work is helpful as a reference to investigate the difference of the neutron induced organ doses due to the anatomical variation between the Chinese and the Caucasians, and that between the average population and an individual.     

近距离放射治疗剂量计算固体水模型的设计与实现

讨论了新型近距离放射治疗粒子源125I和103Pd的使用,并以美国医学物理学家协会推荐的近距离放射治疗剂量计算草案为依据,利用蒙特卡罗程序MCNP4C模拟国际近距离放射治疗公司(IBt)生产的新型粒子125I源在固体水模型中的剂量计算几何模型;MCNP4C模拟得到的几何水模型可对AAPM工作组43号报道推荐的剂量测定参量如剂量率常数、径向剂量函数和各向异性函数进行精确计算;近距放射治疗源的剂量学特征就可以通过计算这些剂量测定参量得到.     

Monte Carlo simulation for internal radiation dosimetry based on the high resolution Visible Chinese Human

The internal radiation dose calculations based on Chinese models is important in nuclear medicine. Most of the existing models are based on the physical and anatomical data of Caucasian, whose anatomical structure and physiological parameters are quite different from the Chinese, may lead significant effect on internal radiation.Therefore, it is necessary to establish the model based on the Chinese ethnic characteristics, and applied to radiation dosimetry calculation. In this study, a voxel model was established based on the high resolution Visible Chinese Human(VCH). The transport procedure of photon and electron was simulated using the MCNPX Monte Carlo code.Absorbed fraction(A.F) and specific absorbed fraction(SAF) were calculated and S-factors and mean absorbed doses for organs with 99roTe located in liver were also obtained. In comparison with those of VIP-Man and MIRD models,discrepancies were found to be correlated with the racial and anatomical differences in organ mass and inter-organ distance. The internal dosimetry data based on other models that were used to apply to Chinese adult population are replaced with Chinese specific data. The obtained results provide a reference for nuclear medicine, such as dose verification after surgery and potential radiation evaluation for radionuclides in preclinical research, etc.     

基于蒙特卡罗方法的航空机组人员辐射剂量评估北大核心CSCD

采用辐射仿真人体面元模型和数字化飞机模型,基于蒙特卡罗方法开展了航空机组人员的航空辐射剂量研究。选取昆明至北京航线为例,评估了航空机组人员在该航线飞行时受到的航空辐射有效剂量率,分析了人体参数对航空辐射有效剂量率的影响,并探索了航线参数变化时机组人员受到的航空辐射有效剂量率的变化。结果表明,机组人员在昆明至北京航线受到的航空辐射有效剂量率为2.114μSv/h,基于中国人参考生理特征的体模和高加索人体参数体模的有效剂量率评估结果差异为25.3%;航线参数中航线的高度是最主要的影响因素,14 km飞行高度的航空辐射有效剂量率达到10 km高度时的1.8倍,同时,航线纬度升高时,机组人员受到的航空辐射有效剂量率也会产生显著的提升。该研究对航空机组人员的辐射剂量评估具有一定的参考和指导意义。     

99mTc-TRODAT-1内照射辐射吸收剂量的计算

为估测^99mTc-TRODAT-1在全身靶器官的内照射辐吸收剂量及生物学分布,对3例帕金森病患者（PD）、2例原发性震颤（ET）患者静脉注射^99mTc-TRODAT-1后,用双探头SPECT采集24h内系列全身前、后位图像;利用ROI技术获各时相全身各脏器的摄取放射性活度,采用Microcal Origin5.0应用程序中的非线性拟合方法得到全脏器的时间－放射性曲线,通过各种源器官的累积活度计算出放射性核素的滞留时间,然后由美国MIRDOSE3．1应用程序得到各靶器官的内照射辐照吸收剂量,另外,注药后3h离断层显像,实验结果显示,^99mTc-TRODAT-1全身各脏器内照射辐射吸收剂量均较小,脑断层显像,纹状体影像清晰。^99mTc-TRODAT-1人体应用安全,是一种优良的多巴胺转运体（DAT）显像剂。     

123I-Annexin V在人体内的辐射吸收剂量估算

为估算123I-AnnexinV在人体内的辐射吸收剂量并评价其安全性,用125I-AnnexinV作为示踪剂,测定放射性碘标记的AnnexinV在小鼠体内各脏器放射性分布并换算至标准人体内分布数据。按国际通用的由美国核医学会医学内照射吸收剂量委员会(Medicalinternalradiationdosecommittee,MIRD)提出的方法,将其输入Mirdose-3软件,估算人体内123I-AnnexinV辐射吸收剂量。实验结果表明,肝脏和肾脏是辐射吸收剂量最大的器官,其吸收剂量别为2.77×10-3mGy/MBq和2.71×10-3mGy/MBq,红骨髓内照射吸收剂量最低,约为1.78×10-5mGy/MBq,其它脏器的内照射吸收剂量在1.5×10-4mGy/MBq―10.5×10-4mGy/MBq之间,有效剂量当量(Effectivedoseequivalent,EDE)为5.55×10-4mSv/MBq。这为临床安全应用123I-AnnexinV提供了参考资料。     

The influence of calculated CT X-ray spectra on organ absorbed dose to a human phantom

We have evaluated the utilization of five X-ray spectra codes for Monte Carlo (MC) simulations of computed tomography (CT) examinations. Four codes (Xcomp5r, X-raytbc, X-rayb&m and Srs-78) are semi-empiricals and one is based on MC methods (EGSnrc/BEAM Monte Carlo code). The X-ray spectra calculated by the semi-empirical codes were compared with the X-ray spectrum calculated by the EGSnrc/BEAM MC code. The absorbed doses to each organ or tissue were also compared. The calculated doses, and its respective organs, for which occurs the greatest disagreement, as well as the calculated doses for the testes and red bone marrow (two important organs used for calculating effective dose) were presented. The results obtained in this work are in good agreement with those obtained by Ay [M.R. Ay, S. Sarkar, M. Shahriari, D. Sardari, H. Zaidi, Assessment of different computational models for generation of X-ray spectra in diagnostic radiology and mammography, Med. Phys. 32 (2005) 1660], mainly for the bremsstrahlung distribution. Also, it was noted that the total characteristic X-rays produced by the EGSnrc/BEAM MC code increases with the increase of voltage more intensely than with the Xcomp5r, X-raytbc and Srs-78 codes. Comparison between the absorbed dose to each organ or tissue showed that, for X-ray spectra with additional filtration, the code based on Tucker et al. is in agreement with EGSnrc/BEAM MC code. But, for X-ray spectra without additional filtration the code based on Tucker et al. model presented the strong disagreement with EGSnrc/BEAM MC code.     

基于克里金理论的辐射剂量场插值重构与可视化研究

使用基于克里金理论的插值计算方法对均匀网格与随机排列等不同分布类型的辐射剂量场进行了数据重构与可视化研究,并将重构结果与常用的反距离加权插值法进行了对比,分析了不同插值方法对辐射剂量场重构精度与可视化显示效果的影响。结果表明:对于多数情况,克里金插值法在辐射剂量场重构的精度与可视化显示的效果上均明显优于反距离加权插值法,算例中克里金插值法的结果与原始数据之间的偏差在10%以内,而反距离加权插值法的结果与原始数据之间的偏差基本在15%以上;但在辐射剂量场梯度变化较大且已知数据极少的区域,克里金插值法的计算结果偏差会增大,此时可使用反距离加权插值作为其补充,综合使用。本文的研究工作,验证了克里金插值法在辐射剂量场重构与可视化方面的应用潜力,可为推动辐射剂量场可视化仿真技术的发展提供技术支持。