傅里叶变换在微剂量探测器组织等效换算中的应用

金刚石微剂量探测器被认为是放射生物学效应研究中最有前景的探测器之一。然而,由于金刚石与生物组织的密度不同,同等大小金刚石微剂量探测器与生物组织中的沉积能量分布并不相同。本研究围绕金刚石与相同大小生物组织中沉积能量分布的等效换算展开研究,结合沉积能量分布数学模型和傅里叶变换相关性质提出了一种等效换算方法。研究结果显示:该方法在同等大小金刚石与生物组织的等效换算中有较好的效果,但该换算方法的适用性会受到沉积能量分布数学模型适用范围的影响。因此,如果能够建立适用于描述不同条件下介质中辐射沉积能量分布的数学模型,将有助于提高该换算方法的适用范围。

中国人仿真胸部体模组织等效性的影像学研究

目的:通过实验对中国人仿真胸部体模从CT断层解剖和组织X线衰减等效性两方面与正常成人作对比研究,评价其临床和科研价值。方法:以相同的技术参数分别对CDP-IC型中国人仿真胸部体模和正常成人行常规胸部CT扫描,根据CT横断面图像所反映的解剖结构判断两者的相似程度;根据对各组织器官CT值测量后分析体模组织的X线衰减等效程度。结果:在CT断层解剖方面,中国人仿真胸部体模与正常成人基本相似;在组织X线衰减等效性方面,体模与人体肺、心脏、脊柱CT值比较,差异无统计学意义(P>0.05),体模肝脏与人体肝脏偏差程度最大,为4.49%。体模的组织器官CT值与人体组织器官偏差程度均小于5%,符合实验型体模标准。结论:中国人仿真胸部体模作为客观的评价工具,可以应用于CT低剂量技术的实验研究。

6MV X线时组织等效补偿膜与人体空气间隙对表面剂量的影响

目的：研究6MV X线时组织等效补偿膜与人体空气间隙对表面剂量的影响。方法：使用瓦里安23EX直线加速器6MV X-线,分别放置5、10、15 mm Superflab等效组织补偿膜于平板电离室上,改变等效组织补偿膜与泡沫表面空气间隙至0、5、10、20、30、40、50 mm,相同其他条件测量,记录静电仪读数并归一于各厚度补偿膜0 mm空气间隙测量值。结果：很小的空气间隙时（5 mm）表面剂量就有显著下降（10%左右）,空气间隙为5~30 mm范围时表面剂量变化较小,之后随空气间隙进一步增大,表面剂量又有较明显下降。结论：使用补偿膜越薄,空气间隙越大,表面剂量下降越大。

组织等效补偿膜对调强放射治疗的剂量影响

目的研究组织等效补偿膜对调强放射治疗(IMRT)的剂量影响。方法选择12例浅表鼻腔癌患者,其中男性7例,女性5例,年龄26～66岁,平均年龄47.7岁。将传统扇形束CT加有虚拟组织等效补偿膜,形成调强计划planA;将调强计划planA移植到做过电子密度刻度的、加有实物组织等效补偿膜的相应锥形束CT(cone-beam CT),直接剂量计算形成planB;将planA复制并去掉虚拟组织等效补偿膜,以同样的靶区处方剂量和目标函数进行优化后剂量计算形成planC。最后将3组计划的剂量体积直方图(DVH)及其统计数据进行对比定量分析。结果①不加组织等效补偿膜的浅表肿瘤调强治疗计划planC中临床靶区(CTV)受量很差,平均V95%为91.4%,且重要器官严重超过耐受剂量,相应的治疗计划根本不能用于临床。②对于IMRTplanA加系统虚拟组织等效补偿膜确实可以增加浅表肿瘤靶区剂量,其CTV平均V95%为99.8%,且能消除计划内高剂量区。③IMRT计划执行时planB中实物组织等效补偿膜虽与虚拟组织等效补偿膜有一定差异,但确实能使肿瘤靶区受到充分的照射剂量,其CTV平均V95%为99.1%,对浅表肿瘤靶区所受的剂量影响较小,对重要器官所受的剂量影响稍较大且不存确定性。结论正确合理地使用组织等效补偿膜进行逆向调强计划优化确实能得到满意的浅表肿瘤剂量分布,并也能使浅表的肿瘤得到很好的放射治疗,但对重要器官所受的剂量影响稍较大且存不确定性。

组织等效正比计数器测量系统的建立

对组织等效正比计数器(TEPC)的方法原理和性能进行了初步研究,在此基础上,建立了1套TEPC测量系统,用于测量中子、γ混合辐射场的吸收剂量及剂量当量。中子辐射场通常伴随有γ辐射。根据对混合辐射场测量得到的微剂量谱,将γ辐射的剂量贡献部分从中子辐射中区分出来。依据具体实验环境,使用蒙特卡罗方法进行了模拟计算。计算结果与实验数据取得较好的一致性,从而验证所建立的TEPC测量中子辐射场吸收剂量的方法是可行的。

25MeV/u^(40)Ar^(14+) 离子在组织等效气体中能量沉积分布的研究

利用为模拟荷能重离子在组织等效气体中能量沉积分布研究而设计的无壁正比计数器系统对２５ＭｅＶ／ｕ４０Ａｒ１４＋离子在组织等效气体中沿其径向及纵向的相对能量沉积分布进行了研究，分别在６．４ｋＰａ及０．５ｋＰａ气压下模拟了细胞核大小（相当于５μｍ）及超螺线管大小（相当于０．４μｍ）的分布情况，并讨论了实验结果。

基于Benjamin结构的球形组织等效正比计数器气体放大倍数的模拟与实验研究

充分了解气体放大倍数特性对正比计数器的设计和使用非常重要。球形组织等效正比计数器(Tissue Equivalent Proportional Counter,TEPC)在辐射防护领域具有广泛应用,有必要对TEPC气体放大倍数进行分析,以指导探测器的设计和运行。本文设计了Benjamin结构的TEPC,采用有限元法分析该球形TEPC内的电场分布,验证了Benjamin结构TEPC具有均匀的电场分布和气体放大倍数分布。利用Garfield程序和ANSYS软件模拟计算了一定工作条件下TEPC的绝对气体放大倍数。使用Benjamin结构的球形TEPC和内置241Amα源进行了放大倍数实验测量并与模拟进行了对比。结果表明,Garfield程序和ANSYS相结合模拟计算的TEPC绝对气体放大倍数结果与实验测量结果符合较好,可用于TEPC探测器气体放大倍数计算,为探测器的设计和运行提供参考。

组织等效材料的组成结构对辐射等效性影响的研究

作者用透射电镜对辐射等效材料的无机调节剂颗粒的形貌进行了观察，测量了颗粒的直径和长度。用扫描电镜对无机调节剂与高聚物的共况相容进行了观察。测定了制备的等效材料（高聚物与无机材料共混物）的CT值，改变了材质的均匀性和辐射等效性。与此同时用吸水法和激光光斑法测定了等效材料的致密性和弹性模量．实验结果表明无机调节剂经超细粉碎处理，表面粗糙，形状呈棒状的颗粒与高聚物结合的相容性、均匀性好，辐射等效性和弹性模量均有显著提高。

脑组织等效材料在BNCT中的蒙特卡罗模拟

运用蒙特卡罗程序(MCNP-4C)分别模拟计算了正常人脑组织和4种脑组织等效材料(水、有机玻璃、Liquids A和B)在中子照射下热中子通量、快中子通量、光子剂量的分布。通过对结果的对比分析知,在0.5 eV、10 keV中子照射下,Liquid B是较好的脑组织等效材料。

组织等效电离室性能模拟分析

采用对中子和γ辐射具有相似灵敏度的组织等效电离室与对中子不太灵敏而对γ辐射灵敏的无氢电离室配对,组成双电离室探测器,测量反应堆混合场中的中子和γ剂量率,具有较高的测量精度。为给双电离室研制工作提供理论依据,本工作采用MCNP程序对组织等效电离室在不同条件下的γ射线能量响应、灵敏度及其影响因素进行模拟。模拟结果与文献参数比较,一致性较好。

光子在组织等效介质中产生的次级电子能量分布研究

本文探讨了不同能量光子在组织等效物质中产生的次级电子在能量上的分布规律。依据理论分析和计算，明确了水作为组织等效材料的合理性，利用MC方法中粒子输运技术，对光子在介质中行为进行了真实模拟。通过大量模拟计算，得到了不同能量光子与介质中原子（H、O）相互作用的事件类型的比例分布情况以及在这些事件中产生的次级电子能量分布的真实情形。光子能量小于28keV时，光子与介质原子之间的作用以光电效应为主；能量为28-30keV的光子，光电效应与康普顿散射几率大致相等；能量大于30keV的光子，康普顿散射事件逐步占据主导地位，这种事件几率随光子能量的增加而增大。

成都剂量体模(CDP)组织等效材料辐射等效性评价

在分析“成都剂量体模”(Chengdu Dosimetric Phantom,CDP)中常用辐射组织等效材料(肌肉脂肪组织混合等效材料、组织等效材料、躯干骨组织等效材料、脑组织等效材料和肺组织等效材料)的基本元素组成及其密度的基础上,对其质量衰减系数、有效原子序数、线性衰减系数和电子密度等参数进行测试和计算,并与人体的标准参数值进行比较。证明“成都剂量体模”的主要辐射组织等效材料能量响应范围宽,辐射等效性达到国际推荐标准A级,可作为检测标准广泛应用于各种放射诊断治疗设备和辐射防护仪器的标定。

基于组织等效3D打印的多模椎骨体模设计

目的:设计一种基于影像建模、组织等效和3D打印技术的多模态椎骨骨折影像学仿真体模。方法:采集1例健康人腰椎影像样本的腰椎段CT影像序列,将原始DICOM图像导入Mimics交互式的医学影像控制系统软件进行椎骨、肾脏和软组织的三维重建,在重建模型中构建"一"字缝、"Y"字缝的椎骨峡部骨折模型。使用3D打印和组织等效技术打印等X线吸收密度的椎骨骨折模型,经CT、数字X线摄影(DR)多模成像,对模型CT值进行评估,验证体模仿真程度。结果:所获得的椎骨骨折体模在CT、DR下成像清晰,组织X线吸收系数等效于真实人体组织。结论:基于3D打印技术的多模态椎骨骨折体模可在CT和DR影像下获得,并可应用于有限元生物力学分析。模体制做成本低廉且快速,组织等效参数符合正常人体参数范围,能够有效仿真3种不同类型的椎骨峡部裂骨折等人体腹部病变。

组织等效参考人体模设计与研究

为了开展人体对电离辐射吸收剂量研究,利用3D打印技术研制了组织等效参考人体模。对体模材料的有效原子序数及单位质量电子密度进行了计算,利用实验验证了密度、元素组成比及质量衰减系数等参数,并基于蒙特卡罗方法模拟得到体模材料的质量衰减系数,将上述参数与标准值进行比对。验证结果表明体模制作材料具有针对(60)^Coγ射线的组织等效性。在(60)^Coγ辐射场中开展了器官吸收剂量实验,利用指型电离室测量了体模组织器官中的吸收剂量。基于MCNP软件获得部分修正因子及各器官材料与空气质能吸收系数之比,得到各器官吸收剂量值,为放射治疗质量保证工作提供参考。

固体微剂量探测器组织等效换算教学实验设计

固体微剂量探测器是辐射生物效应评估中的前端探测装置,常采用硅或金刚石制成。但由于其材料与生物组织存在差异,需要对探测器测得的沉积能量谱进行组织等效换算,以便了解相同辐射环境下生物组织中的沉积能量分布。要完成固体微剂量探测器的组织等效换算,需对阻止本领理论、沉积能量分布、能谱等效换算等相关理论知识有一定的了解和掌握。该文将固体微剂量探测器组织等效换算纳入辐射物理实验教学,有助于学生掌握相关理论,构建知识体系,培养创新意识和创新能力。为使实验过程安全可靠,该教学实验主要通过Geant4蒙特卡洛模拟软件来完成。

左侧乳腺癌根治术后不同组织等效补偿膜放疗的效果分析

目的比较左侧乳腺癌根治术后放疗不同方式下添加组织等效补偿膜(简称加膜)的疗效。方法应用Eclipse(10.0)计划系统对10例左侧乳腺癌根治术后患者分别制定全程加膜、半程加膜和不加膜3组正向调强计划,处方剂量为50 Gy/25次,2 Gy/次。比较临床靶区、危及器官与皮肤表面的剂量分布及差异。结果加膜组比不加膜组提高了靶区的最小剂量和高剂量区V115(P<0.05),降低了全肺与同侧肺及心脏前缘的受照剂量(P<0.05),同时皮肤表面剂量随着加膜次数的增加而提高[全程加膜D max(55.41±1.59)Gy vs半程加膜D max(53.48±1.25)Gy vs不加膜D max(52.21±1.51)Gy],其中全程加膜组的照射剂量最大(P<0.05)。结论采用半程加膜的照射方式,既可达到治疗的目的,减少乳腺癌胸壁复发率,又不至于造成较严重的并发症,提高生存质量。

组织等效空腔电离室设计与饱和特性研究

MOS场效应管与空腔电离室两种技术结合,形成一种用于个人核辐射剂量监测的新型探测器-直接电荷存贮(Direct Ion Storage,简称DIS)探测器。本文在介绍该探测器原理基础上,从壁材料、气体成分、腔体形状和尺寸、壁厚度以及绝缘材料等角度,设计与研制组织等效空腔电离室。利用60Coγ辐射源和中能X射线,测试了电离室饱和特性,很好的满足DIS探测器对电离室饱和特性的要求。

生物组织及组织等效材料弹性测试系统

生物组织及其组织等效材料弹性测试研究有重要意义。本文运用压痕原理 ,在实验分析基础上 ,设计出一套简便、实用的测量生物组织及其组织等效材料弹性特性的装置和软件 ,为仿生工程及安全工程、美容整形、CAD和CAM等学科提供科学的检测和考核手段。

^(252)Cf裂变中子源在组织等效模体中的中子和γ辐射剂量分布的计算

目的 计算2 5 2 Cf裂变中子源的中子和γ辐射在组织等效模体内的剂量分布 ,为使用2 5 2 Cf裂变中子源进行中子放疗提供有用的剂量学参数。方法 建立2 5 2 Cf源和组织等效模体的三维几何计算模型 ,利用蒙特卡罗方法进行中子和γ辐射联合输运计算。结果 计算了两种医用2 5 2 Cf裂变中子源在水、血液、肌肉、皮肤、骨骼和肺组织等效材料构成的模体中距源不同距离点处的中子和γ辐射吸收剂量。结论 蒙特卡罗计算结果与文献数据以及使用双电离室实验测量的结果符合得较好。对2 5 2 Cf裂变中子源在 5种组织材料构成的模体中中子和γ辐射的剂量分布进行了比较 ,使用水作为组织等效材料对2 5 2 Cf裂变中子源在以肌肉、血液和皮肤构成的局部组织内的剂量分布进行模拟计算 ,可取得比较可靠的结果。

豚鼠胸壁照射加组织等效膜对皮肤和肺生物效应的影响

目的探讨不同方式照射豚鼠时加组织等效膜对豚鼠胸壁皮肤和肺生物效应的影响，评价组织等效膜在提高皮肤剂量的同时对肺的保护作用。方法将成年雌性豚鼠随机分为健康对照组、全程加组织等效膜组、半程连续加组织等效膜组和不加组织等效膜组，以不同方式加0．5cm厚组织等效膜（材料为聚苯乙烯）照射，制造急性辐射损伤的动物模型。照射后40d取皮肤和肺组织，观察肺部病理改变、皮肤的毛囊计数和成纤维细胞计数。结果加组织等效膜组皮肤放射损伤重，但肺的放射损伤轻。皮肤放射损伤程度是半程加组织等效膜组轻于全程加组织等效膜组。半程加等效膜组的损伤修复较全程加等效膜组的损伤修复更为活跃。结论采用半程加组织等效膜的胸壁照射方式既可保护肺，又不至于造成较严重的皮肤反应。