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原子能科学技术 2019年第6期53卷 1127-1134页

作者：戴天缘刘新国戴中颖贺鹏博马圆圆申国盛张晖陈卫强李强中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国科学院重离子束辐射生物医学重点实验室甘肃兰州730000 甘肃省重离子束辐射医学应用基础研究重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

组织等效正比计数器(TEPC)广泛应用于重离子束微剂量学测量,提供用于计算相对生物学效应(RBE)的基础数据。为研究TEPC壁对重离子束微剂量学测量及RBE计算的影响,在蒙特卡罗(MC)模拟中引入理想组织等效正比计数器(Ideal-TEPC),精确计算... 详细信息

组织等效正比计数器(TEPC)广泛应用于重离子束微剂量学测量,提供用于计算相对生物学效应(RBE)的基础数据。为研究TEPC壁对重离子束微剂量学测量及RBE计算的影响,在蒙特卡罗(MC)模拟中引入理想组织等效正比计数器(Ideal-TEPC),精确计算得到碳离子束不同水等效深度处的微剂量学量及RBE。Ideal-TEPC和常规TEPC的计算结果表明:TEPC壁会使碳离子束产生较大的辐射场畸变,且会使TEPC测量结果及RBE计算结果产生较大偏差,该偏差随贯穿深度的增加而增大。将TEPC壁视为具有固定水等效厚度的水层可在数值上抵消TEPC壁对RBE计算的影响,但在展宽Bragg峰(SOBP)后端会产生过修正现象。Ideal-TEPC结合MC模拟能有效避免TEPC壁效应及TEPC壁引起的辐射场畸变对重离子束微剂量学量和RBE计算的影响。

关键词：组织等效正比计数器微剂量学相对生物学效应重离子蒙特卡罗模拟

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微剂量学模型的建立及应用

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辐射防护 2013年第2期33卷 107-114页

作者：倪婕陈勇孔栋孙亮苏州大学放射医学与防护学院江苏省放射医学与防护重点实验室江苏苏州215123

微剂量学是研究微观体积内辐射能量的时空分布的学科。本文从微剂量学的基础剂量学量开始,针对微剂量学领域模型的建立方法展开综述,主要探讨了目前广泛应用的生物效应模型,并对物理因子和生物因子进行详细分析,最后介绍了微剂量学模型... 详细信息

微剂量学是研究微观体积内辐射能量的时空分布的学科。本文从微剂量学的基础剂量学量开始,针对微剂量学领域模型的建立方法展开综述,主要探讨了目前广泛应用的生物效应模型,并对物理因子和生物因子进行详细分析,最后介绍了微剂量学模型当前的国内外研究进展。

关键词：微剂量学径迹结构辐射建模 LQ模型双重辐射作用理论

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微剂量学基础第1版

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1987年

作者：（苏）依万诺夫（Иванов В.И.）（苏）雷佐夫（Лысцов В.Н.）华明川译

本书是一本苏联教科书，书中叙述了微剂量学的物理基础及其在解决辐射物理问题和放射生物物理问题方面的应用。

ISBN: (数字)15175·812

ISBN: (纸本)15175·812

本书是一本苏联教科书，书中叙述了微剂量学的物理基础及其在解决辐射物理问题和放射生物物理问题方面的应用。

关键词：微剂量学应用辐射放射生物学

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微剂量学径迹结构分析及其在真实细胞体素模型中的应用研究

微剂量学径迹结构分析及其在真实细胞体素模型中的应用研究

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作者：王一迪苏州大学

学位级别：硕士

低剂量电离辐射的生物效应一直是当今放射生物学研究的挑战之一,微剂量学为小体积内的辐射能量沉积的随机性提供了定量描述,研究粒子在微观体积内的径迹结构是微剂量学的基础。蒙特卡罗模拟方法可以模拟粒子与物质相互作用,定量评估粒... 详细信息

低剂量电离辐射的生物效应一直是当今放射生物学研究的挑战之一,微剂量学为小体积内的辐射能量沉积的随机性提供了定量描述,研究粒子在微观体积内的径迹结构是微剂量学的基础。蒙特卡罗模拟方法可以模拟粒子与物质相互作用,定量评估粒子径迹,尤其是在实验很难获取数据的情况下,常作为获取数值的标准手段。因此蒙特卡罗方法广泛应用于微剂量学领域。细胞是生物体最基本的功能单元,而DNA是细胞中最具有辐射损伤敏感性的靶,不同的蒙特卡罗物理模型所关心的靶尺寸各不相同,因此在针对不同的对象进行模拟时需要根据情况选择不同的物理模型。综上,十分有必要将细胞和DNA尺度的径迹结构分别作为研究对象。本文基于Geant4-DNA版本10.4中提供的不同物理选项模型评估低能电子在液态水中的径迹结构,根据不同模型的特点,选择其中5个适用的模型来模拟单能入射电子（0.1 keV-20 keV）在液态水中输运,比较各模型记录的径迹结构具体信息,包括相互作用过程总次数、电离和激发次数及相应沉积能量占比等;分析Geant4-DNA选项模型、抽样位点小球半径、截止能量及相互作用过程等因素对线能均值的影响。本工作通过设置不同输运控制条件较全面地比较了 Geant4-DNA工具包中的不同选项模型,对帮助用户根据需要选择合适的模型模拟单能电子具有基础指导意义,为完善电子在液态水中的微剂量学数据库并用于评估电离辐射在微观尺度的生物学效应提供有力依据。另外,提出两种人体真实正常细胞的体素模型,并利用GATE软件包的蒙特卡罗模拟来描述和分析形状、体积和相互作用的物理模型等要素对微剂量学指标—比能的影响。本文选用了GATE的Livermore和Penelope两种低能电磁模型估算了肺上皮细胞（BEAS-2B）和肾上皮细胞（293T）及其体积相仿的简单椭球体的比能及其分布。选择初始能量在50 keV至1 MeV范围的单能电子作为“源”,根据放射生物学细胞实验中的常见照射方式,我们评估了三种具体的照射条件:源在细胞内各向同性照射、源在细胞外沿轴向照射（x轴正向和z轴负向）和细胞表面覆盖一层聚丙烯膜的外照射。这些结果对于进一步开展放射生物效应机制探索而言,建立人体真实细胞体素模型具有相当必要性;同时针对这些细胞体素模型构建微剂量学量（如线能及其均值）数据库对辐射防护和放射治疗临床而言具有积极和重要的意义。

关键词：微剂量学径迹结构细胞模型 Geant4 GATE

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微剂量学在细胞尺度生物学上的应用研究

微剂量学在细胞尺度生物学上的应用研究

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作者：耿金鹏郑州大学

学位级别：硕士

辐射生物效应是电离辐射的离子通过生物介质后一系列现象的最终产物。而宏观生物现象的改变直接来自于细胞水平上的损伤和变异。电离辐射产生的各种离子在细胞和亚细胞尺度上能量沉积分布决定了细胞的损伤程度。为了计算和模拟这些能量... 详细信息

辐射生物效应是电离辐射的离子通过生物介质后一系列现象的最终产物。而宏观生物现象的改变直接来自于细胞水平上的损伤和变异。电离辐射产生的各种离子在细胞和亚细胞尺度上能量沉积分布决定了细胞的损伤程度。为了计算和模拟这些能量分布以及这些分布产生的影响，需要引入剂量学的概念。宏观剂量学描述的是来自外界且分布均匀的电离辐射对生物组织和器官等大系统作用的结果，而对于电离辐射在细胞和亚细胞尺度上能量沉积分布的不均匀性，宏观剂量学不能给出合理的解释，微剂量学正是在这个基础上发展并壮大起来的。近年来，微剂量学在辐射生物方面的应用越来越广泛，特别是对于细胞和亚细胞尺度小生物系统的研究也越来越深入。对于生命活动最基本的细胞，电离辐射的影响取决于这些细胞的形状、大小。为了简化计算，本工作使用了理想的细胞模型和填充细胞的组织等效物。在细胞中的电离辐射平衡对微剂量学量结果的作用也在计算中体现了出来。本论文有以下四章组成：第一章介绍了微剂量学和辐射生物学的相关概念和理论。第二章给出了影响微剂量学结果的一些因素，在这基础上计算了中低能离子对生物介质的作用，对不同大小的细胞和不同的Monte Carlo方法对同种细胞的微剂量学量中的比能及其分布做了计算，并对计算结果进行了分析。第三章主要是关于硼中子俘获治疗(BNCT)的介绍，引入了美国医学内照射剂量委员会(MIRD)提出的剂量计划(MIRD Scheme)中S值的概念。简单介绍了其他学者计算细胞S值的半解析方法：首次在硼中子俘获治疗中引入剂量点核函数的方法计算细胞S值;运用Monte Carlo方法对不同能量下电子、α粒子的细胞S值做了计算，并将这些计算结果进行了比较。第四章结论和展望。

关键词：微剂量学电离辐射 S值蒙特卡罗方法硼中子俘获疗法

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