核医学治疗中患者的体素级剂量计算

核医学治疗中为了制定合理的治疗方案需要对患者进行个体化剂量评估。本研究通过计算患者的体素级剂量分布，对分化型甲状腺癌患者的¹³¹I SPECT图像及CT图像进行了精准定量分析，利用体素S因子方法、直接蒙特卡罗方法和GPU蒙特卡罗方法计算了核医学患者体素级剂量分布。体素S因子方法相比于蒙特卡罗方法，在上呼吸道内部、肺部、骨骼等与水密度差异大的位置表现出剂量结果的差异，在肺和骨骼的最大差异达到40%,且在组织的交界处差异明显，在距离源分布较远位置的剂量相对于蒙特卡罗结果有一定低估。GPU蒙特卡罗方法与直接蒙特卡罗方法计算结果一致，并实现了400倍的加速比。综上所述，体素级剂量计算能获得亚器官区域和肿瘤区域的剂量不均匀分布，直接蒙特卡罗方法相比于体素S因子方法能够实现更精确的剂量计算，GPU程序能有效加速蒙特卡罗计算。     

用于生物剂量评价的体素模型建立及验证

以鲤鱼为例建立体素模型,计算水中137Cs对鲤鱼不同组织和器官的外照射剂量转换因子,并与建立的与体素模型尺寸相一致的简化模型、欧盟非人类物种评价方法 ERICA、ICRP 108号报告中参考生物淡水鱼的剂量转换因子估算结果进行了比较。结果显示,在本文的建模条件下,体素模型计算所得的总的剂量转换因子与简化模型的总剂量转换因子的结果接近,低于ICRP 108号报告和ERICA方法所提供的剂量转换因子的结果。     

γ能谱符合相加效应修正方法及影响因素

在辐射环境质量监测中,多能核素的级联符合相加效应是影响γ能谱活度测量准确性的重要因素之一,为了提高待测样品分析的准确性,对结果进行符合相加修正是十分必要的。以¹⁵²Eu核素为例,根据峰总比不变性特点,获得探测器峰总比拟合公式,联合符合相加修正公式,全能峰效率公式,计算了¹⁵²Eu核素的符合相加修正因子,进一步采用Genie 2000符合相加蒙特卡罗程序对液体体源的¹⁵²Eu核素进行了符合相加修正。点源的修正结果与真值的相对偏差小于6%,体源修正结果与真值的相对偏差在±4%以内。通过点源符合相加修正因子与源到探测器距离的线性关系,可以得到符合相加效应可忽略的最小测量距离;体源样品的符合相加修正结果表明：同一介质的样品,高度越高,符合相加修正因子越小;自吸收效应会在低能端对样品的有效立体角产生较大影响,从而影响样品的符合相加修正因子。峰总比不变性与衰变纲图相结合的数值修正方法,不需要对不同位置处的点源总效率进行测量,与蒙特卡罗程序法相比,该方法无需对探测器进行工厂表征,不用对体源介质、密度和形状等参数进行描述;舍弃级联符合较...     

ICRP《放射性核素职业摄入(OIR)》系列出版物中工作人员及公众内照射剂量系数的更新

正剂量系数对于放射防护体系的实际实施至关重要。基于ICRP第103号出版物中所提及的建立一套完整的职业和公众内照射剂量系数,其准备工作已取得了显著的进步。剂量系数依赖于物理数据和解剖与生物动力学模型。ICRP第107 号出版物提供了核衰变数据。第110号出版物给出了利用体素(三维像素)定义体内器官和组织的成人参考计算体模。运用这些体模,第133号出版物可提供比吸收分数,这是计算滞留在人体组织内放     

基于体素模型的光子外照射大鼠器官剂量模拟计算

获得外照射条件下的大鼠器官剂量,对于放射医学剂量-效应关系研究具有重要意义。本文基于大鼠微型CT图像建立大鼠体素模型,并研究光子外照射情况下大鼠器官剂量。大鼠体素模型质量323.7 g,单个体素尺寸为0.16 mm×0.16 mm×2 mm,包含大鼠大部分关键器官和组织。利用蒙特卡罗模拟程序MCNP计算获得了4种照射几何条件、21个单能(10 keV～10 MeV)平行光子束外照射情况下的器官剂量转换系数,最后对器官剂量随光子能量的变化进行了分析与讨论。     

一个中国成年女性体素模型的建立及辐射剂量学应用

开发了一个基于中国女性彩色解剖断层图像的体素剂量学模型VPCF,并用FLUKA程序计算了光子能量在0.02～10 MeV范围内的20个能量点、外照射方向为腹背向(AP)、背腹向(PA)的组织或器官剂量转换因子和有效剂量转换系数,并与ICRP 74号报告的推荐值、CRAM和Regina的计算值进行了比较.结果表明:VPCF有些器官(如膀胱)的剂量转换因子与ICRP 74号出版物差别较大;有效剂量转换系数的差别不如器官或组织的剂量转换因子明显;VPCF的有效剂量转换系数要大于ICRP 74号出版物推荐值、CRAM和Regina的计算值.     

153Sm、188Re、89Sr活度绝对测量比对

^153Sm(T1/2=46.27h)和^188Re(T1/2=16.98H)为短半衰期多γ射线源，^89Sr为纯β核素，它们在核医学临床上的应用越来越广泛。本实验室参与了^153Sm、^188Re、^89Sr活度测量的国内比对，使用4πβ-γ符合测量标准装置对^153Sm、^188Re、^89Sr样品进行了活度绝对测量。本实验室的测量结果与比对结果平均值在不确定度范围内一致。     

X光透射剂量中模体散射线的物理特性研究

放射治疗的X光透射剂量中含有不同强度的模体散射线,影响其临床应用.本文基于实验方法在不同条件下测量6 MV X线射野中心轴及离轴位置的透射剂量分布,从中提取原射线剂量,计算得到相应的散射线剂量,分析透射剂量中原射线和模体散射线的大小,研究不同条件下透射剂量中模体散射线分布的物理特性.     

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。     

粒子通量场的建立与研究

为了开展反应堆压力容器中子辐照损伤、射线辐照生物效应等方面的研究,研究了蒙特卡罗通量计算技巧,建立了形成大范围粒子的精细通量分布的快速方法,并可以根据介质的不同转换为剂量场分布。 利用上述手段,进行了大探伤加速器实时成像技术中的研究和体部伽玛刀准直器辅助设计中的应用。 基于人体内剂量场计算的粒子源组织间三维立体定向肿瘤治疗计划系统也正在研制中,很快将投放市场。     

放射性核素153Sm诱导不同肿瘤细胞凋亡及相关基因表达研究

采用细胞抑制率实验、光镜、电镜、流式细胞仪和免疫组化方法研究了^153Sm作用于前列腺癌PC—3细胞、乳腺癌ER—75—30细胞和肺癌A549细胞后对细胞的抑制作用，诱导肿田细胞凋亡的时间剂量效应关系和周期依赖性以及凋亡相关基因bcl—2和bax蛋白在其中的表达情况。结果显示，^153Sm对3种肿田细胞有明显的杀伤作用，能诱导肿田细胞产生凋亡的形态学变化，并且随着浓度的增大和时间的延长，凋亡率增加，且呈时间剂量和周期依赖性。比1—2表达减弱，bax表达增强，细胞阻滞于G2／M期，bcl—2和bax基因均参与^153Sm诱导细胞凋亡过程。3种细胞对^153Sm的敏感性由高到低依次为PC—3细胞、ER—75—30细胞和A549细胞。     

钐-153标记的多胺甲基膦酸化合物的研究

合成了8种有机胺膦酸类配位体,进行了与153Sm的配位试验,研究了酸度、温度、时间等条件的影响,得到了最佳标记条件,并进行了小鼠体内生物分布试验。结果表明,其中4种配合物在骨中有较高的浓集,注射后2h骨的摄取率均在20%·g-1以上,骨与肌肉的摄取比接近200,这与目前临床应用的153SmEDTMP基本一致,因此具有药用价值,值得进一步研究。     

Implementation and application of PyNE sub-voxel R2S for shutdown dose rate analysis

PyNE R2S is a mesh-based R2S implementation with the capability of performing shutdown dose rate (SDR) analysis directly on CAD geometry with Cartesian or tetrahedral meshes. It supports advanced variance reduction for fusion energy systems. However, the assumption of homogenized materials of PyNE R2S with a Cartesian mesh throughout a mesh voxel introduces an approximation in the case where a voxel covers multiple non-void cells. This work implements a sub-voxel method to add fidelity to PyNE R2S with a Cartesian mesh during the process of activation and photon source sampling by performing independent inventory calculations for each cell within a mesh voxel and using the results of those independent calculations to sample the photon source more precisely. PyNE sub-voxel R2S has been verified with the Frascati Neutron Generator (FNG)-ITER and ITER computational shutdown dose rate benchmark problems. The results for sub-voxel R2S show satisfactory agreement with the experimental values or reference results. PyNE sub-voxel R2S has been applied to the shutdown dose rate calculation of the Chinese Fusion Engineering Testing Reactor (CFETR). In conclusion, sub-voxel R2S is a reliable tool for SDR calculation and obtains more accurate results with the same voxel size than voxel R2S.     

153Sm─EDTMP注射液活度测量标准化研究

治疗用放射性药品活度与其用药安全性和有效直接相关。为了确保153Sm─EDTMP注射液用药安全有效,本工作对使用活度计测量Na188ReO4 溶液活度的方法进行了标准化研究。利用4π液闪、4πβ-γ符合方法,通过四家单位6套装置测量,确定153Sm─EDTMP注射液标准源的活度量值;再利用已知活度的标准源,对使用活度计测量153Sm─EDTMP注射液活度的方法进行了标准化研究,确定测量条件。     

来昔决南钐［153Sm］注射液质量控制标准

建立了来昔决南钐［¹⁵³Sm］注射液的质量控制指标及方法,主要包括pH检查、细菌内毒素检查、无菌检查、性状鉴别、含游离依地四膦酸量、来昔决南钐含量、放射性核纯度、放化纯度、放射性浓度。分析方法适用于来昔决南钐［¹⁵³Sm］注射液的常规检验,为该药的质量控制提供了可靠的分析手段。     

天然靶制备 ~(153)Sm 照射条件研究

在重水研究堆和轻水游泳池反应堆中，对不同靶型天然丰度的１５２Ｓｍ靶照射条件进行了研究。实验结果表明：在游泳池反应堆宜于采用液体靶照射，１５３Ｓｍ的比活度比在重水研究堆中采用固体靶提高了２倍；天然钐靶照射后１５３Ｓｍ的核纯度大于９９％，满足临床治疗使用要求。     

MCDB Monte Carlo Code with Fast Track Technique and Mesh Tally Matrix for BNCT

The MCDB Monte Carlo Dosimetry Code for Brain Tumors has been developed for Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). This code system includes a medical preprocessor, a Monte Carlo dose calculation and a postprocessor. The center point method is used to determine the material and density in each voxel. For dose calculations, a fast particle track technique is developed for the voxel model. This technique is valid for the single-voxel model as well as the multivoxel model. The material matrix and mesh tally matrix are designed for reducing the initialization and tally times. The same dose results as MCNP are achieved. MCDB is faster by a factor of 2:7~3:5 in computational speed with respect to MCNP. Furthermore, MCDB can do parallel computation. It meets the clinical requirements for precision and time.     

Thermal neutron capture cross sections for the Sm(n,γ)Sm and Sm(n,γ)Sm reactions at 0.0536 eV energy

The neutron capture cross sections for the ¹⁵²Sm(n,γ)¹⁵³Sm and ¹⁵⁴Sm(n,γ)¹⁵⁵Sm reactions at 0.0536 eV neutron energy were measured using an activation technique based on the TRIGA Mark-II research reactor, relative to the reference reaction ¹⁹⁷Au(n,γ)¹⁹⁸Au. The activity was measured nondestructively using gamma-ray spectroscopy. Our measured values at this neutron energy are the first ones and are compared with 1/v based evaluated cross sections reported in the ENDF/B-VII and JENDL-3.3 libraries. The measured value for the ¹⁵²Sm(n,γ)¹⁵³Sm reaction is 0.28% lower than JENDL-3.3 and 0.48% higher than ENDF/B-VII. Our value for the production of ¹⁵⁵Sm is about 3% and 2.3% higher than the evaluated value with ENDF/B-VII and JENDL-3.3 at 0.0536 eV, respectively.     

CaS:Ce，Sm材料光致荧光辐射剂量相关性能测量

本工作对光致荧光材料CaS:Ce,Sm的辐射剂量特性进行研究。利用⁶⁰Coγ源对CaS:Ce,Sm/PMMA剂量片进行辐照，应用自行搭建的测试系统对剂量片发出的荧光信号进行测试。测试结果表明，CaS:Ce,Sm材料是短余辉材料，环境温度对材料性能影响显著，在0.1~100Gy内，荧光信号峰值强度与辐照剂量线性关系良好。     

Preparation and bio-distribution of bone tumor therapeutic radiopharmaceutical ~(153)Sm-TTHMP

TTHMP (triethylenetetraaminehexamethylenephosphonic acid) was labeled with 153Sm. The labeling condition, stability, mole ratio of 153Sm to TTHMP, rabbit bone imaging and bio-distribution of 153Sm-TTHMP in mice were investigated. The results showed that weak basie media and high concentration ligands were favorable to form 153Sm-TTHMP; labeling compounds were stable at pH 7 in 7 days. The results also indicated that the chemical mole ratio of 153Sm-TTHMP is n(153Sm) : n(TTHMP) = 1 : 1 and skeleton uptake of 153Sm-TTHMP is high((13.96±3.51)%/g at 1h post injection and (13.54±2.98)%/g at 48h post injection), while the non-target tissue uptake is relatively low, so 153Sm-TTHMP is a promising bone tumor therapeutic agent.