基于个性化曲面模型人体内照射剂量的研究

作     者：马兰 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘春雨

授予年度：2016年

学科分类：1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 100402[医学-劳动卫生与环境卫生学] 10[医学] 

主      题：个性化 曲面模型 内照射 生物动力学仿真模型 

摘      要：在核能应用、核技术以及核医学等领域中,职业人员、公众以及病人在工作、发生核事故以及进行内照射治疗的过程中,会由于吸入或食入放射性物质等方式产生内照射剂量。为了保护人类健康,需要准确地对人体内照射剂量进行评估。虚拟人体计算模型被广泛应用于辐射剂量的研究。其中,曲面模型兼具了数学模型易调整和体素模型能反映人体精细解剖结构的优点,越来越受到重视。本文基于中国成年女性曲面模型,根据中国女性参考人、亚洲女性参考人以及ICRP女性参考人数据,在犀牛软件中通过调整曲面模型的身高以及器官的体积和位置等参数分别建立了个性化曲面模型F1、F2和F3。并用体素化软件BINVOX对曲面模型进行体素化处理,得到三维体素矩阵,以便导入蒙特卡罗程序。将个性化曲面模型F1、F2和F3分别导入MCNP中,计算光子在0.01MeV到4MeV范围内12个能量点下器官的自吸收分数、互吸收分数和比吸收分数,并将结果进行对比分析。结果表明由于器官质量和位置的差异,导致个性化曲面模型中同种器官自吸收分数的差异在15%范围之内,而比吸收分数和互吸收分数的差异较大。根据ICRP出版物提出的呼吸道和消化道模型,利用MATLAB软件中的Simulink仿真平台分别建立了呼吸道以及消化道生物动力学仿真模型。仿真结果与相应出版物中的计算结果十分吻合,所以生物动力学仿真模型可以作为计算工具对特定放射性核素在体内的代谢情况进行仿真计算。最后以吸入含I-131的放射性物质为例,将个性化曲面模型与呼吸道生物动力学仿真模型相结合,计算了内照射剂量转换系数,并将结果进行了对比和分析。完整地阐述了曲面模型和生物动力学仿真模型在内照射剂量学中的应用。