發(fā)布時(shí)間：2018-07-14 18:57

【摘要】：電離輻射是一把雙刃劍,在能源、醫(yī)學(xué)診斷、癌癥治療、材料分析、石油勘探等各大領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用,同時(shí)伴隨著對(duì)生物體、人類(lèi)造成輻射損傷的潛在風(fēng)險(xiǎn)。在合理利用輻射的基礎(chǔ)上,確保輻射安全是將核技術(shù)應(yīng)用廣泛推廣的必要前提。輻射仿真人體模型是進(jìn)行人體輻射劑量計(jì)算,評(píng)估輻射損傷的可靠性工具�？煽坑行У娜梭w模型的建立以及其應(yīng)用研究對(duì)人們理解及合理利用輻射具有重要的科學(xué)和實(shí)踐意義。因此,本文基于輻射仿真人體模型的建立方法和應(yīng)用研究,從以下幾個(gè)方面展開(kāi)探索:(1)新一代符合中國(guó)人參考生理特征的輻射仿真人體模型(面元體模)的建立以及內(nèi)外照射基礎(chǔ)劑量學(xué)參數(shù)的計(jì)算。針對(duì)輻射仿真人體面元模型的建立方法展開(kāi),重點(diǎn)研究了基于多邊形網(wǎng)格建模技術(shù)的輻射仿真人體面元模型的建立方法,通過(guò)Rhino軟件變形控制器等方法解決器官重疊等問(wèn)題,建立了系列化的具有中國(guó)人參考生理特征的輻射仿真人體面元模型(成年男女、青少年),該套模型具有相較于以往模型更為真實(shí)和較易于調(diào)整的特點(diǎn)。進(jìn)一步地,在此系列模型的基礎(chǔ)上,采用蒙特卡羅工具包Geant4,計(jì)算并得到一套面向中國(guó)成年男性的中子外照射通量到劑量轉(zhuǎn)換系數(shù),并與ICRP出版物數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)基于中國(guó)人參考生理特征的輻射劑量學(xué)參數(shù)普遍高于基于高加索人種的輻射劑量。此外,研究了放射性碘在成年男性參考人甲狀腺聚集時(shí),對(duì)攜帶者自身和對(duì)周邊人群造成的劑量影響。由于解剖結(jié)構(gòu)及生理參數(shù)的差異,對(duì)于男性放射性碘攜帶者自身器官劑量,基于中國(guó)人面元體模的器官S值和三代高加索人種人體模型的器官S值差異分別達(dá)39%(數(shù)學(xué)體模),34%(體素體模),15%(面元體模);對(duì)周邊人群造成的器官S值和距源器官距離的關(guān)系基本遵循平方反比定律,基于中國(guó)參考人的輻射劑量普遍高于基于高加索人種的輻射劑量。研究結(jié)果表明發(fā)展基于中國(guó)參考人模型的必要性,所建立模型及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為將來(lái)進(jìn)行快速精確的中國(guó)人輻射劑量評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及工具。(2)輻射仿真人體模型在質(zhì)子治療輻射劑量學(xué)中的應(yīng)用。本文針對(duì)質(zhì)子放射治療中的兩個(gè)研究?jī)?nèi)容展開(kāi):a)采用蒙特卡羅軟件包TOPAS,研究了被動(dòng)散射質(zhì)子治療(PPT)和主動(dòng)掃描質(zhì)子治療(PBS)在青少年腦部質(zhì)子治療中射野內(nèi)外正常組織產(chǎn)生二次原發(fā)癌風(fēng)險(xiǎn),研究了束斑大小和添加擋塊等輔助設(shè)施對(duì)二次癌風(fēng)險(xiǎn)的影響規(guī)律。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn):采用適形擋塊可減小射野內(nèi)正常組織二次癌風(fēng)險(xiǎn),提高PBS的治療計(jì)劃質(zhì)量,同時(shí)保證射野外的二次癌風(fēng)險(xiǎn)概率仍遠(yuǎn)低于PPT,該結(jié)果為添加擋塊解決PBS邊界偽影難題的臨床轉(zhuǎn)化提供了物理理論基礎(chǔ);b)首次研究了采用三種放射治療方式(三維適形放射治療、PBS、PPT)治療孕婦腦部病患時(shí),對(duì)胎兒可能造成的潛在危險(xiǎn)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn):對(duì)于文中所考慮的腫瘤病例來(lái)講,三種放射治療方式均不存在引發(fā)除癌癥以外疾病(如畸形、智商下降等)的潛在風(fēng)險(xiǎn),相對(duì)比于光子治療和PPT治療方式,一個(gè)療程主動(dòng)掃描質(zhì)子放射治療對(duì)胎兒造成的散射劑量最低,相當(dāng)于4-5次孕婦腦部CT掃描對(duì)胎兒造成的輻射劑量;通過(guò)計(jì)算在胎兒成長(zhǎng)過(guò)程中受到射線(xiàn)照射從而引發(fā)的青少年癌癥危險(xiǎn)發(fā)現(xiàn),本文所考慮的三種放射治療方式中對(duì)胎兒造成的青少年超額二次癌風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)低于基準(zhǔn)癌癥風(fēng)險(xiǎn)。(3)輻射仿真人體模型在空間輻射劑量學(xué)中的應(yīng)用。重點(diǎn)研究采用約束性磁場(chǎng)主動(dòng)屏蔽進(jìn)行深空探測(cè)時(shí)的空間輻射防護(hù)劑量學(xué)。本文結(jié)合輻射仿真人體模型,建立了針對(duì)約束性磁場(chǎng)情況下空間輻射劑量當(dāng)量計(jì)算的蒙特卡羅研究方法。針對(duì)銀河宇宙射線(xiàn)和太陽(yáng)質(zhì)子事件,研究了磁場(chǎng)屏蔽條件下的輻射屏蔽效果,包括輻射通量和人體有效劑量變化規(guī)律,并重點(diǎn)研究了結(jié)構(gòu)體屏蔽對(duì)此屏蔽效果的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):磁場(chǎng)屏蔽結(jié)合結(jié)構(gòu)體屏蔽可有效屏蔽太陽(yáng)質(zhì)子事件;同時(shí),主動(dòng)屏蔽相對(duì)被動(dòng)屏蔽方法可有效減少銀河宇宙射線(xiàn)帶來(lái)的劑量,由于次級(jí)粒子的影響,現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)體屏蔽會(huì)增加由銀河宇宙射線(xiàn)引起的航天員劑量當(dāng)量。本部分的研究成果為將來(lái)設(shè)計(jì)新型輻射屏蔽方案過(guò)程中進(jìn)行空間輻射劑量學(xué)評(píng)估提供更為精確的研究方法與思路。
[Abstract]:This paper focuses on the establishment of radiation simulation human body model based on polygon mesh modeling technology . In this paper , the effects of radiation shielding on the risk of secondary cancer caused by radiation flux and active scanning proton therapy ( PBS ) are studied in this paper .
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：R144.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 容超凡,陳軍,王志強(qiáng),劉毅娜;空間輻射劑量學(xué)淺談[J];輻射防護(hù)通訊;2004年01期

2 陳軍;李瑋;李春娟;張偉華;;空間中子輻射及其測(cè)量技術(shù)[J];宇航計(jì)測(cè)技術(shù);2010年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 耿長(zhǎng)冉;輻射仿真人體面元模型的建立及其質(zhì)子治療和空間輻射劑量學(xué)應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：2122644