A few CT-based voxel phantoms were produced to investigate the sensitivity of Monte Carlo simulations of X-ray beam and electron beam to the proportions of elements and the mass densities of the materials used to expr...A few CT-based voxel phantoms were produced to investigate the sensitivity of Monte Carlo simulations of X-ray beam and electron beam to the proportions of elements and the mass densities of the materials used to express the patient’s anatomical structure. The human body can be well outlined by air, lung, adipose, muscle, soft bone and hard bone to calculate the dose distribution with Monte Carlo method. The effects of the calibration curves established by using various CT scanners are not clinically significant based on our investigation. The deviation from the values of cumulative dose volume histogram derived from CT-based voxel phantoms is less than 1% for the given target.展开更多
With the development of China’s crewed space mission,the space radiation risk for astronauts is increasingly prominent.This paper describes a simulation of the radiation doses experienced by a Chinese female voxel ph...With the development of China’s crewed space mission,the space radiation risk for astronauts is increasingly prominent.This paper describes a simulation of the radiation doses experienced by a Chinese female voxel phantom on board the Chinese Space Station(CSS)performed using the Monte Carlo N-Particle(MCNP)software.The absorbed dose,equivalent dose,and effective dose experienced by the voxel phantom and its critical organs are discussed for different levels of shielding of the Tianhe core module.The risk of space-radiation exposure is then assessed by comparing these doses with the current risk limits in China(the skin dose limit for short-term low-earth-orbit missions)and the NASA figures(National Council on Radiation Protection and Measurements Report No.98)for female astronauts.The results obtained can be used to guide and optimize the radiation protection provided for manned space missions.展开更多
基于中国参考人体素模型计算地面污染和空气浸没情况下环境外照射剂量转换系数,主要用于核事故情况下公众及工作人员有效剂量的快速估算.首先,采用二次源项方法,基于Geant4模拟进入人体周围圆柱面入射光子的高度、角度和能量分布;其次,...基于中国参考人体素模型计算地面污染和空气浸没情况下环境外照射剂量转换系数,主要用于核事故情况下公众及工作人员有效剂量的快速估算.首先,采用二次源项方法,基于Geant4模拟进入人体周围圆柱面入射光子的高度、角度和能量分布;其次,利用中国参考人体素模型和二次源项结果作为MCNPX模拟的输入项,计算15ke V至10 Me V能量范围内20组单能光子外照射剂量转换系数,和文献数据吻合;最后,利用ICRP第107报告核素衰变程序并对单能光子外照射剂量转换系数进行插值,计算了核事故情况下68种常见核素外照射剂量转换系数.与本文结果对比,国标中用于快速估算人员受照剂量转换系数值在地表沉积情况下偏保守,而空气浸没下中高Z放射性核素则偏低.展开更多
人体体素模型包含体素数目巨大,在应用MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport Code)进行剂量计算中通常采用重复结构形式,但是却存在几何正确性校验困难等问题。本文研究一种快速和准确的人体辐射计算模型可视化方法。该方法通过MCNP...人体体素模型包含体素数目巨大,在应用MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport Code)进行剂量计算中通常采用重复结构形式,但是却存在几何正确性校验困难等问题。本文研究一种快速和准确的人体辐射计算模型可视化方法。该方法通过MCNP输入文件中的栅元描述获取相同材料的体素信息,对其赋予三维坐标值并深度合并。在保持几何形状不变的前提下,成功构建器官模型,实现了对其进行三维显示与交互。测试结果验证了该方法对于人体重复结构计算模型几何校验的正确性与高效性。展开更多
效率校准是人体内照射活体监测中的一个关键环节,是影响内污染活体测量准确性的一个重要因素。利用人体躯干物理模型的CT扫描图片和实验确定的探测器晶体尺寸,分别建立了三维人体数字模型和高纯锗探测器的计算模型,进而通过调用Geant4...效率校准是人体内照射活体监测中的一个关键环节,是影响内污染活体测量准确性的一个重要因素。利用人体躯干物理模型的CT扫描图片和实验确定的探测器晶体尺寸,分别建立了三维人体数字模型和高纯锗探测器的计算模型,进而通过调用Geant4工具包,编写了模拟肺部计数器的蒙特卡罗程序,用以校准计数器效率。在此基础上,结合ICRP生物动力学模型,模拟计算全身其他器官滞留核素对肺部计数器计数的贡献,研究核素在其他器官的分布对计数器效率的影响。结果表明:肺部计数器效率的蒙特卡罗校准结果与实验测量结果相对偏差为2.47%(对59.5 ke V)和-8.58%(对17.5 ke V);在摄入核素241Am的最初2天内和50天后,人体的实际探测效率要高于只考虑肺部滞留的探测效率,在其他器官分布的核素在肺部计数器的计数占总计数的60%以上,而在摄入中期(第3—50天),二者结果较为一致,AMAD为1μm时,其他器官内核素的计数小于20%,AMAD为5μm时,其他器官内核素的计数在30%以内。展开更多
目的:使用蒙特卡洛方法模拟在碳离子放疗过程中产生的次级中子对人体主要器官的吸收剂量和当量剂量。方法:基于中国科学院近代物理研究所(IMP)的重离子深层肿瘤治疗的束流配送系统治疗头,使用MCNPX对该系统的初级准直器、脊型过滤器、...目的:使用蒙特卡洛方法模拟在碳离子放疗过程中产生的次级中子对人体主要器官的吸收剂量和当量剂量。方法:基于中国科学院近代物理研究所(IMP)的重离子深层肿瘤治疗的束流配送系统治疗头,使用MCNPX对该系统的初级准直器、脊型过滤器、射程移位器以及多叶准直器进行建模,模拟计算400 Me V/u碳离子均匀照射野经过IMP被动式束流配送系统,入射到RPI-Adult男性体模后,统计全身主要器官内的次级中子能谱和吸收剂量与当量剂量。结果:当脑垂体瘤接受治疗并给予50 Gy处方剂量时,不同器官内的中子能谱显示所产生的次级中子能量范围比较大,最大能量高达几百Me V;而且脑部部分器官的中子当量剂量相对比较高,大脑、头盖骨和眼晶体当量剂量为53.18、32.43、33.20 m Sv;离脑部较远的器官,如胸部、肺以及前列腺剂量很低,都小于0.4 m Sv。结论:利用蒙特卡洛方法和计算机仿真人体模型模拟了碳离子放疗过程,并统计了全身大部分器官内次级中子能谱和受到的剂量。本研究计算的结果和结论,再结合相关资料,可以为临床上研究碳离子放疗的远期效应提供参考。展开更多
基金The project supported by the An Hui Natural Science Foundation (No. 01043601)
文摘A few CT-based voxel phantoms were produced to investigate the sensitivity of Monte Carlo simulations of X-ray beam and electron beam to the proportions of elements and the mass densities of the materials used to express the patient’s anatomical structure. The human body can be well outlined by air, lung, adipose, muscle, soft bone and hard bone to calculate the dose distribution with Monte Carlo method. The effects of the calibration curves established by using various CT scanners are not clinically significant based on our investigation. The deviation from the values of cumulative dose volume histogram derived from CT-based voxel phantoms is less than 1% for the given target.
基金Project supported by the Open Project Funds for the Key Laboratory of Space Photoelectric Detection and Perception(Nanjing University of Aeronautics and Astronautics),the Ministry of Industry and Information Technology of China(Grant No.NJ2022025-7)the Fundamental Research Funds for the Central Universities(Grant No.NJ2022025).
文摘With the development of China’s crewed space mission,the space radiation risk for astronauts is increasingly prominent.This paper describes a simulation of the radiation doses experienced by a Chinese female voxel phantom on board the Chinese Space Station(CSS)performed using the Monte Carlo N-Particle(MCNP)software.The absorbed dose,equivalent dose,and effective dose experienced by the voxel phantom and its critical organs are discussed for different levels of shielding of the Tianhe core module.The risk of space-radiation exposure is then assessed by comparing these doses with the current risk limits in China(the skin dose limit for short-term low-earth-orbit missions)and the NASA figures(National Council on Radiation Protection and Measurements Report No.98)for female astronauts.The results obtained can be used to guide and optimize the radiation protection provided for manned space missions.
文摘基于中国参考人体素模型计算地面污染和空气浸没情况下环境外照射剂量转换系数,主要用于核事故情况下公众及工作人员有效剂量的快速估算.首先,采用二次源项方法,基于Geant4模拟进入人体周围圆柱面入射光子的高度、角度和能量分布;其次,利用中国参考人体素模型和二次源项结果作为MCNPX模拟的输入项,计算15ke V至10 Me V能量范围内20组单能光子外照射剂量转换系数,和文献数据吻合;最后,利用ICRP第107报告核素衰变程序并对单能光子外照射剂量转换系数进行插值,计算了核事故情况下68种常见核素外照射剂量转换系数.与本文结果对比,国标中用于快速估算人员受照剂量转换系数值在地表沉积情况下偏保守,而空气浸没下中高Z放射性核素则偏低.
文摘人体体素模型包含体素数目巨大,在应用MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport Code)进行剂量计算中通常采用重复结构形式,但是却存在几何正确性校验困难等问题。本文研究一种快速和准确的人体辐射计算模型可视化方法。该方法通过MCNP输入文件中的栅元描述获取相同材料的体素信息,对其赋予三维坐标值并深度合并。在保持几何形状不变的前提下,成功构建器官模型,实现了对其进行三维显示与交互。测试结果验证了该方法对于人体重复结构计算模型几何校验的正确性与高效性。
文摘效率校准是人体内照射活体监测中的一个关键环节,是影响内污染活体测量准确性的一个重要因素。利用人体躯干物理模型的CT扫描图片和实验确定的探测器晶体尺寸,分别建立了三维人体数字模型和高纯锗探测器的计算模型,进而通过调用Geant4工具包,编写了模拟肺部计数器的蒙特卡罗程序,用以校准计数器效率。在此基础上,结合ICRP生物动力学模型,模拟计算全身其他器官滞留核素对肺部计数器计数的贡献,研究核素在其他器官的分布对计数器效率的影响。结果表明:肺部计数器效率的蒙特卡罗校准结果与实验测量结果相对偏差为2.47%(对59.5 ke V)和-8.58%(对17.5 ke V);在摄入核素241Am的最初2天内和50天后,人体的实际探测效率要高于只考虑肺部滞留的探测效率,在其他器官分布的核素在肺部计数器的计数占总计数的60%以上,而在摄入中期(第3—50天),二者结果较为一致,AMAD为1μm时,其他器官内核素的计数小于20%,AMAD为5μm时,其他器官内核素的计数在30%以内。
文摘目的:使用蒙特卡洛方法模拟在碳离子放疗过程中产生的次级中子对人体主要器官的吸收剂量和当量剂量。方法:基于中国科学院近代物理研究所(IMP)的重离子深层肿瘤治疗的束流配送系统治疗头,使用MCNPX对该系统的初级准直器、脊型过滤器、射程移位器以及多叶准直器进行建模,模拟计算400 Me V/u碳离子均匀照射野经过IMP被动式束流配送系统,入射到RPI-Adult男性体模后,统计全身主要器官内的次级中子能谱和吸收剂量与当量剂量。结果:当脑垂体瘤接受治疗并给予50 Gy处方剂量时,不同器官内的中子能谱显示所产生的次级中子能量范围比较大,最大能量高达几百Me V;而且脑部部分器官的中子当量剂量相对比较高,大脑、头盖骨和眼晶体当量剂量为53.18、32.43、33.20 m Sv;离脑部较远的器官,如胸部、肺以及前列腺剂量很低,都小于0.4 m Sv。结论:利用蒙特卡洛方法和计算机仿真人体模型模拟了碳离子放疗过程,并统计了全身大部分器官内次级中子能谱和受到的剂量。本研究计算的结果和结论,再结合相关资料,可以为临床上研究碳离子放疗的远期效应提供参考。
