学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

虚拟女性体素辐射剂量学模型的建立研究

作　者: 徐玉海
导　师: 李桃生
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核技术及应用
关键词: 中国女性体素剂量学模型蒙特卡罗方法 FLUKA 剂量转换系数
分类号: R144
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 25次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本工作开发了一个基于中国女性彩色解剖断层图像的体素剂量学模型(VPCF)，并利用FLUKA程序模拟计算光子的AP和PA两个照射方向下的剂量转换系数（DCCs, doseconversion coefficients）。用MATLAB R2010a和PhotoshopCS2对第三军医大学首例女性人体彩色断层图片进行了配准、分割等处理工序，最后利用Amira软件对人体模型进行了三维可视化。建立了一个体素精度为1.61mm×1.61mm×5mm，体素数量为3,958,663，包含扁桃体、卵巢、眼球、眼晶体、胃、唾液腺、牙齿、脾脏、膀胱、肝脏、心脏、胰脏、肾上腺、胆囊、乳腺、子宫、肌肉、胸腔外区、气管、食管、胸腺、甲状腺、皮肤、肾脏、脑、肺、红骨髓、大肠、小肠等35个组织或器官的中国成年女性体素模型。利用Fortran编程将VPCF在蒙特卡罗程序FLUKA中实现。在国内首次用基于光子逐点截面库EPDL97的FLUKA程序计算了光子能量在0.02MeV-10MeV范围内的20个能量点、外照射方向为AP和PA的自由空气比释动能到器官吸收剂量或有效剂量的剂量转换系数。对骨表面、红骨髓、皮肤等特殊器官，选择了较为合适的剂量计算方法。对模拟计算数据进行了充分的分析工作。较系统地评价了VPCF模型与ICRP女性参考人体素模型、数学模型和CRAM的光子外照射剂量转换系数的差异，并给出了合理的解释。有效剂量转换系数的差别不像单个器官的那么大。在光子能区（20keV-80keV），AP方向照射，VPCF模型与Regina模型的有效剂量DCCs基本相等，但对PA方向照射，VPCF模型有效剂量DCCs比Regina模型的大12.4%。在能区（80keV-10MeV），AP、PA方向照射，总体上VPCF模型有效剂量的DCCs比Regina模型大0.85%。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 选题的背景  9
  1.2 虚拟人体模型的发展历程  9-13
    1.2.1 数学模型  9-10
    1.2.2 体素模型  10-13
  1.3 两种虚拟人体剂量学模型的比较  13
  1.4 选题的目的及工作内容  13
  1.5 论文的结构安排  13-15
第2章中国女性体素剂量学模型(VPCF)的建立  15-29
  2.1 概述  15-16
  2.2 人体断层图片的获取  16
  2.3 断层序列图片的配准  16-19
    2.3.1 常用的图像配准技术  16-17
    2.3.2 图像配准的 MATLAB 实现  17-19
  2.4 断层图像的进一步处理  19-20
  2.5 组织器官的分割  20-24
    2.5.1 普通组织器官的分割  20
    2.5.2 对骨骼系统的处理  20-24
  2.6 体素模型的三维可视化  24-27
    2.6.1 Amira简介  24
    2.6.2 体素模型在Amira中的三维可视化  24-27
  2.7 本章小结  27-29
第3章体素模型在蒙特卡罗程序中的实现  29-37
  3.1 概述  29
  3.2 蒙特卡罗程序 FLUKA  29-34
    3.2.1 FLUKA 程序介绍  29-30
    3.2.2 体素模型在蒙卡程序中的实现方法  30-31
    3.2.3 体素模型在 FLUKA 程序中的实现  31-34
  3.3 体素模型的各组织器官的质量  34
  3.4 本章小结  34-37
第4章光子外照射剂量转换系数的蒙卡计算  37-59
  4.1 概述  37
  4.2 光子与物质的相互作用  37-39
    4.2.1 光电效应  37
    4.2.2 康普顿效应  37-38
    4.2.3 电子对生成  38-39
  4.3 辐射剂量学中的相关定义  39-44
    4.3.1 吸收剂量  39-40
    4.3.2 器官平均吸收剂量  40
    4.3.3 器官当量剂量 H_T  40-41
    4.3.4 有效剂量 E  41-42
    4.3.5 剂量转换系数  42-43
    4.3.6 经典射线照射模型  43-44
  4.4 物理过程的处理及计数卡选择  44-45
    4.4.1 物理过程的处理  44
    4.4.2 计数卡的选择  44-45
  4.5 光子外照射剂量转换系的计算  45-50
    4.5.1 剂量转换系数的计算  45-46
    4.5.2 皮肤剂量的处理  46-47
    4.5.3 骨骼系统剂量的处理  47-50
  4.6 剂量转换系数的比较  50-55
    4.6.1 器官剂量转换系数的比较  50-55
    4.6.2 有效剂量转换系数比较  55
  4.7 本章小结  55-59
结论  59-64
  1 总结  59-60
  2 创新  60-61
  3 展望  61-64
参考文献  64-69
致谢  69-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
附录 1 生成 VPCF 体素文件的 Fortran 程序代码  71-72
附录 2 各单能光子 AP 照射条件下组织或器官的转换系数  72-73
附录 3 单能光子 PA 照射条件下组织或器官剂量转换系数  73-74
附录 4 各单能光子 AP 和 PA 照射条件下有效剂量  74

虚拟女性体素辐射剂量学模型的建立研究

内容摘要

全文目录

相似论文