检索结果-南通市图书馆

中华放射医学与防护杂志 2024年第7期44卷 562-570页

作者：季涛涛李桃生余威悦徐照中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院合肥230026 安徽医科大学基础医学院核医学教研室合肥230032

目的使用geant4-dna工具包计算质子致线虫生殖细胞的dna损伤产额及相对生物效能(RBE)值,探究质子辐照线虫的生物效应。方法使用geant4-dna工具包中希尔伯特曲线构建直径为20μm的线虫生殖细胞dna模型;模拟100、50、20、5和2 MeV的质子... 详细信息

目的使用geant4-dna工具包计算质子致线虫生殖细胞的dna损伤产额及相对生物效能(RBE)值,探究质子辐照线虫的生物效应。方法使用geant4-dna工具包中希尔伯特曲线构建直径为20μm的线虫生殖细胞dna模型;模拟100、50、20、5和2 MeV的质子辐射造成的dna损伤,获得不同的物理构造函数、能量阈值(ET)模型和自由基清除距离与dna双链断裂产额(YDSBs)的关系,并与生物学实验数据(20 MeV质子)进行对比验证。计算不同能量质子诱导dna损伤的具体类型以及基于RBE_(DSB)数学模型的质子RBE_(DSB)值。结果在不同的物理构造函数、ET模型以及自由基清除距离3个参数下,质子诱导的dna损伤分析结果表明,当选取构造函数2时,质子诱导的YDSBs最低,构造函数4和构造函数6诱导的YDSBs相差不大;随着单能ET的增加,质子诱导的YDSBs在逐渐降低;当自由基清除距离越长时,质子诱导的YDSBs越高。与生物实验数据对比结果表明,选取构造函数4、21.25 eV的单能ET模型以及9 nm的自由基清除距离时,其模拟结果与相关实验数据最接近,两者相差约8.3%。质子的RBE_(DSB)计算结果表明,其值在1.02~1.85范围内变化,质子能量越低,RBE_(DSB)越高。结论基于geant4-dna模拟质子诱导线虫的YDSBs与相关分子生物学检测结果吻合较好,为理解和预测质子辐射诱导的生物效应提供了重要手段。

关键词： geant4-dna 线虫质子 dna双链断裂相对生物效能

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基于geant4-dna对质子辐射dna早期损伤的模拟研究

基于Geant4-DNA对质子辐射DNA早期损伤的模拟研究

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作者：朱坤南华大学

学位级别：硕士

预测电离辐射引起的生物效应是当前放射生物学的一项重大科学挑战,特别是能更好地了解低剂量对生物体的影响以及改进和创新新型放射治疗方法。其中,质子放射治疗技术由于质子具有布拉格峰特性而逐渐成为了除光子放疗之外的一种新兴治疗... 详细信息

预测电离辐射引起的生物效应是当前放射生物学的一项重大科学挑战,特别是能更好地了解低剂量对生物体的影响以及改进和创新新型放射治疗方法。其中,质子放射治疗技术由于质子具有布拉格峰特性而逐渐成为了除光子放疗之外的一种新兴治疗技术。细胞中的脱氧核糖核苷酸(Deoxyribonucleic acid,dna)由于影响遗传信息的复制和转录,辐射损伤后如果不能及时地修复,会引起基因突变、染色体畸变、细胞失活等严重的生物学后果而被认为是评估电离辐射生物学效应最重要的靶体之一。利用蒙特卡罗方法模拟生物介质中的分子损伤是目前计算电离辐射对dna早期损伤影响最可靠的方法之一。在现有的轨道径迹结构代码中geant4的低能拓展geant4-dna是一个完全开放并免费的工具包,它不仅可以模拟物理阶段,还可以模拟水辐射分解的物理化学和化学阶段,并且这些阶段可以与dna几何模型来评估早期dna损伤的直接和间接作用。本工作采用geant4-dna模拟质子辐射dna早期损伤,揭示细胞核dna产生的损伤变化规律。主要工作如下:1.构建了常氧条件下正常组织G1/G0细胞周期dna几何,从dna双螺旋、组蛋白和核小体、染色质纤维、染色质纤维环到细胞核的真实dna几何模型。2.改进了geant4-dna工具包中默认的物理列表,并且利用geant4-dna计算了平均自由程、射程以及剂量均匀线能,从而能够更精确地模拟dna在辐射后的能量沉积和分子的空间分布。3.基于优化后的模型结合dna几何,利用含噪声密度聚类算法(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)量化评估了dna损伤后造成的dna链断裂的产额和复杂度。结果表明:本工作计算的dna损伤后的单链断裂(single strand break,SSB),双链断裂(double strand break,DSB)产额以及二者之间的比值与文献中他人已发布的模拟工作基本符合。4.研究了水辐射分解的物理阶段、物理化学阶段以及化学阶段各参数对dna早期损伤模拟的影响。结果表明:物理阶段的物理列表对SSB和DSB的产额影响不大,尤其是SSB的产额;SSB和DSB的产额很依赖单链断链的阈值模型和双链断链的距离;物理阶段的物理构造函数影响前化学阶段分子的空间分布。因此本工作实现了在水分水平上质子辐射致dna早期损伤的生物学终点的定量评估,为研究放射生物学效应的机制研究提供了一种重要的研究手段。

关键词： dna损伤 geant4-dna dna链断裂

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基于geant4-dna工具包的单能电子微剂量学模拟研究

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辐射防护通讯 2019年第4期39卷 5-12页

作者：王一迪张书源李占鹏汤薇李想孙亮省部共建“放射医学与辐射防护”国家重点实验室、苏州大学放射医学与防护学院和江苏省高校放射医学协同创新中心江苏苏州215123

应用geant4-dna工具包分析和评估了不同物理过程影响因素对低能电子在液态水中的影响,为建立放射治疗与辐射防护所关心的微剂量学基本数据库提供理论支撑。在最新版本的geant4中,geant4-dna工具包中共有7个物理模型可模拟电子在液态水... 详细信息

应用geant4-dna工具包分析和评估了不同物理过程影响因素对低能电子在液态水中的影响,为建立放射治疗与辐射防护所关心的微剂量学基本数据库提供理论支撑。在最新版本的geant4中,geant4-dna工具包中共有7个物理模型可模拟电子在液态水中的输运。根据不同模型的特点,本文选择其中5个适用的模型来模拟单能入射电子(0.1~20 keV)在液态水中的输运过程;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、抽样位点小球半径及相互作用过程等因素对线能均值的影响。模拟结果显示:“option0”与“option2”之间、“option4”与“option5”之间的模拟结果基本吻合;由于各个模型相互作用截面的不同,“option2”、“option4”和“option6”的径迹信息及线能均值均存在差异;模型对线能均值的影响随着抽样位点小球半径的增大而减小。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,对用户根据需要选择合适的模型模拟单能电子有帮助和指导作用,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依据。

关键词：微剂量学低能电子单能电子 MC方法 geant4-dna

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不同能量质子物理作用过程致dna损伤的对比研究

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中华放射医学与防护杂志 2016年第8期36卷 583-587页

作者：孔栋孙亮崔甜甜李向阳江南大学附属医院无锡市第四人民医院无锡 214062 苏州大学医学部放射医学与防护学院 215123

目的基于蒙特卡罗程序包geant4研究布拉格峰附近能量质子在物理作用过程阶段对dna损伤的特点规律。方法利用geant4构建细胞核及dna模型，并基于geant4-dna物理过程模拟布拉格峰附近7档不同能量的质子在细胞核中传输过程，记录各相互作... 详细信息

目的基于蒙特卡罗程序包geant4研究布拉格峰附近能量质子在物理作用过程阶段对dna损伤的特点规律。方法利用geant4构建细胞核及dna模型，并基于geant4-dna物理过程模拟布拉格峰附近7档不同能量的质子在细胞核中传输过程，记录各相互作用位点相关信息，随机选取16％作用位点作为质子及其次级电子与dna相互作用的位点，并将可导致dna链断裂的位点信息写入新的文件，之后通过基于密度的空间聚类算法（DBSCAN）处理该文件，进而分析计算不同能量质子致dna损伤的差异。结果能量介于0．6～20．0MeV之间的质子穿过细胞核时，随着能量的降低，单个质子致dna损伤位点数由49．86增至549．88；损伤集簇数由2．92增至82．46；各尺寸集簇数增加显著，尺寸≥5的集簇增加329倍以上；平均集簇尺寸虽也有增加，但并不明显；简单单链断裂、复杂单链断裂、简单双链断裂和复杂双链断裂分别增加约7、25、23和63倍；单链断裂所占比例由96．69％减少到89．37％，双链断裂则由3．31％增加至10．63％。结论质子能量越低，通过物理作用过程使dna产生的损伤越复杂，dna的修复越困难。

关键词： geant4-dna dna损伤质子物理作用过程损伤集簇

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低能电子微剂量学参数影响因素探究

低能电子微剂量学参数影响因素探究

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作者：张书源苏州大学

学位级别：硕士

微剂量学主要研究电离辐射在细胞水平上的生物学效应,尤其是在低剂量或所关心的体积很小时,提供了对辐射介质中能量沉积随机性的定量描述。微剂量学量被日益广泛的用于低剂量辐射防护的辐射质量评价以及在dna水平上辐射效应研究当中。... 详细信息

微剂量学主要研究电离辐射在细胞水平上的生物学效应,尤其是在低剂量或所关心的体积很小时,提供了对辐射介质中能量沉积随机性的定量描述。微剂量学量被日益广泛的用于低剂量辐射防护的辐射质量评价以及在dna水平上辐射效应研究当中。蒙特卡罗径迹结构方法是目前世界上精确获取纳米水平微剂量学参数的主要方法。通过模拟得出辐射粒子在介质中的径迹结构,对径迹结构进行分析计算得出介质中粒子在关心的微小体积内能量沉积的微观分布。但是由于不同的软件使用的截面数据库有所差异,对于同一个软件也有不同的电磁物理模型包,微剂量学参数结果至今为止没有公认统一的数值。一直都是’—家之言’。这样造成在计算得到微剂量学参数之后要验证结果的准确性并不容易。如何确保计算结果的准确性是需要解决的一个问题。换而言之,对微剂量学参数结果造成影响的因素进行探究是很有必要的一项工作。本文基于蒙特卡罗模拟软件包geant4-dna(10.4.1)获取了低能电子(0.1keV-1OkeV)在组织等效材料(液态水)中的径迹结构文件,然后在Matlab平台使用自编程序对获得的径迹结构文件使用三种不同的随机抽样方法计算常用微剂量学指标分布以及相应均值,探究三种抽样方法在计算时方法本身的差异及计算结果的异同。同时在抽样计算时对于样本量的选取也是需要探究的一项问题。使用的样本量过少则结果不准确,过多的样本量会造成计算时间成本的浪费。因此本文探究了不同样本量(单能电子产生的径迹结构的条数,以及在每条径迹结构中抽样次数)对计算结果的影响。最后,本文将计算结果与已经发表的使用蒙卡径迹结构软件KURBUC以及geant4-dna(10.2版本)计算的结果进行了比较并分析。主要结果和创新如下:1:本文详细比较了计算微剂量学参数时常见的三种随机抽样方法,发现相同条件下加权随机抽样方法结果稳定性好,效率最高。点数加权抽样结果与加权随机抽样结果相吻合,但计算效率不如前者。均匀随机抽样结果普遍高于另两种方法,并且效率最低。这项工作可以为以后其它工作人员在进行相关计算时对于抽样方法的选取提供参考。2:本文详细比较了使用不同的样本量计算时,样本量的不同对计算结果的影响。发现随着电子能量的增加,选取较少的径迹条数同样可以保证结果的准确性。计算结果标准差也即稳定性达到要求时所需要的总的抽样次数随位点直径的增加而减少。当位点直径不变时,随电子能量的增加,需要的抽样次数也在增加。这项工作可以为以后进行相似的计算时对于样本量的选取提供参考。3:本文并将最终计算得到线能剂量均值结果和Nikjoo等人使用KURBUC[14]、Gabriel Famulari 使用 geant4-dna(10.2)(opt5)以及 Incerti 等人使用 geant4-dna(10.2)(opt2)得出的结果进行了比较。给出并分析了不同径迹结构计算程序,以及同一个程序不同版本之间的结果差异。

关键词：微剂量学 geant4-dna 抽样方法液态水样本量

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