论文摘要
医疗辐射是人类接触电离辐射的主要来源,在所有人为因素导致的辐射中,医疗辐射约占98%。内照射治疗,如放射性核素显像、放射性粒子组织间近距离治疗肿瘤等,因其微创性、并发症少、疗效好等特点越来越受到医生和病人的青睐。内照射治疗在实现治愈疾病的同时,也不可避免地带来了电离辐射危害。临床上,我们总期望能在保证治疗质量的同时,尽可能减少对患者和周围环境的照射剂量。因此,定量计算人体的内辐射剂量,在辐射防护领域和临床放射学中有着重要的意义。本文在可视中国人高分辨断层解剖数据集的基础上,对原始图片进行了分割、标识,构建了基于体素数据的人体内辐射模型。结合蒙特卡洛方法,模拟了光子和电子在人体的传输过程,建立了基于中国人体模型的内辐射剂量通用数据库。在此基础上,结合不同的放射性核素,分别对冠状动脉近距离照射治疗血管再狭窄、植入放射性粒子治疗前列腺癌以及人体吸入放射性核素引起的内照射进行了深入研究。主要研究内容和研究结果如下：（1）分别模拟了光子和电子在人体29个组织和器官中的传输过程,计算得到了器官内辐射剂量转换系数,建立了基于中国人体模型的内辐射剂量通用数据库。与其他模型进行比较,发现了不同模型的解剖学差异对内辐射剂量有明显的影响,且主要体现在模型间器官质量及器官间距离上；发现了电子除了对源器官有辐射影响外,对其他器官同样有着不可忽视的辐射剂量,并根据辐射剂量将目标器官进行了分类。（2）在冠状动脉近距离照射治疗血管再狭窄（IVBT）研究中,对数字人的脉管系统进行了精细分割,从全身动脉中提取重建了冠状动脉。在此基础上,计算了放射源在冠状动脉不同位置时的器官辐射剂量,比较了三种常用核素192Ir,188Re和32P对器官的剂量差异,并估算了可能对人体造成的辐射危害。结果表明,目标器官剂量对放射源的位置敏感；188Re和32P相比192Ir有对源器官更高的剂量和对目标器官更低的剂量,高剂量率的192Ir在IVBT中容易对人体产生危险。（3）在放射性粒子植入治疗前列腺癌研究中,计算了三种常用放射性核素125I,103Pd和192Ir对患者器官的平均剂量和剂量分布,估算了植入粒子对周围正常人群的辐射剂量。结果表明,器官的剂量分布与器官的形态结构及与源器官的相对位置有关；形态越均匀、与源位置越远的器官,剂量分布越均匀。放射性粒子的植入对周围正常人群的照射剂量为：125I和103Pd对患者家属的待积剂量分别为0.576 mSv和0.506 mSv,192Ir对医生的手和全身的年剂量分别为0.183 mSv和0.046 mSv,均低于辐射防护的限定值1mSv,无危害。（4）在不考虑气体交换和体内代谢的前提下,研究了空气中浓度为1.85×104Bq/m3的放射性核素131I被人体暂时性吸入和持续性吸入后,对人体产生内照射剂量,并推算了131I的环境安全浓度限值。结果表明,给定浓度为1.85×104 Bq/m3的131I被人体暂时性吸入和持续性吸入后,产生的内照射剂量分别为0.031mSv和0.977mSv,131I的环境安全浓度限值为1.89×104 Bq/m3；目前我国各省空气中的放射性131I浓度对人体产生的年有效剂量最高为5.28×10-5μSv,远小于剂量限制1mSv,不会对人体产生内辐射危害。本研究得到的基于中国人体解剖结构特征的内辐射剂量数据,补充完善了以往基于其他模型的内辐射剂量数据,为中国人体内辐射剂量研究提供了更为精确的结果。本研究得到的近距离照射冠状动脉、粒子植入前列腺以及人体吸入放射性核素的剂量学数据,补充和完善了现有的内辐射剂量数据,有助于实现治疗时间和治疗剂量的精准控制,有助于评价治疗的辐射安全性和评估环境中放射性物质进入人体造成的危害。