一、蒙特卡罗技术在辐射剂量学中的应用（论文文献综述）
贡文静,王慧娟[1]（2021）在《非人类物种辐射影响评价中不同剂量率估算模型的比较》文中研究表明在非人类物种辐射影响评价中,生物体模型是剂量学评价的重要基础。本文对生物整体简化模型、简化解剖学模型和体素模型三种模型的特点、剂量系数计算方法进行了分析比较,为进一步开展非人类物种剂量学评价提出了建议。
曲水音,卓维海,谢添武[2]（2021）在《基于低剂量CT图像的双胞胎个体化可计算模型构建》文中研究表明目的为了弥补胎儿辐射剂量学研究中双胞胎数字化模型的空白, 本研究拟基于临床低剂量CT图像构建双胞胎可计算体模。方法采用阈值自动分割和手动分割结合的方式对孕妇患者的低剂量CT图像进行分割与标识, 在3D建模软件中对分割后的母体轮廓、胎儿轮廓和骨骼等组织器官进行三维重建与曲面重构, 再进一步依据国际放射防护委员会（ICRP）89号报告和世界卫生组织（WHO）报告中胎儿发育数据构建胎儿内部器官。结果建立了全球第一套基于低剂量CT图像的个体化双胞胎非均匀有理B样条（NURBS）曲面模型, 该模型的外部轮廓、骨骼, 在母体的大小、位置和姿势均与真实患者完全一致。每个所构建的胎儿模型具有25个器官/组织, 并且其质量与参考值的相对偏差<10%。结论本研究构建了一套基于低剂量CT图像的个性化双胞胎可计算体模, 填补了双胞胎可计算模型的空白, 有助于更加准确评估怀有双胞胎的孕妇患者在接受放射诊断的过程中胎儿接受的电离辐射剂量。
李桃生,李文艺,陆婷婷,徐照[3]（2021）在《纳剂量学测量与计算的研究进展》文中进行了进一步梳理纳剂量学是在微剂量学研究基础上发展起来的一门新型学科, 从粒子径迹结构特征出发, 研究在一个特体积内产生的电离对数目概率分布以表征DNA链损伤程度, 逐步形成了以电离簇、电离簇概率分布和累积概率分布等为概念可以测量的纳剂量学量, 并试图解释纳剂量学量与DNA链的辐射损伤和修复之间的关系。本文在回顾现行的纳剂量学测量方法和计算方法的基础上, 对纳剂量学的研究发展趋势及其应用前景进行归纳和总结, 并提出了纳剂量学的未来研究方向。
余晖[4]（2021）在《半透明材质的真实感渲染及在虚拟现实中的应用研究》文中研究表明真实世界中的大多数材质为半透明材质,包括人的皮肤、食品、矿物质、木质品以及化学产品（例如香皂和化妆品）等。半透明材质的柔软外观除了与光在表面的交互相关,还依赖于介质内的光线传输。感知学的研究表明,人类对半透明对象的材质属性、表面形状的感知与光照方向三者之间存在着紧密的联系。为了真实的渲染半透明材质,本文对其产生的物理原理、图形学实现和相应的感知学评估展开研究,并将结果应用在虚拟手术中的肿瘤外观渲染。首先,对图形学中半透明性的表示进行研究。在渲染领域普遍通过双极模型对引起半透明性的次表面散射进行近似计算。在分析了与双极模型估算相关的因素的基础上,提出了一种使用局部正交坐标系表示半透明性的方法。该方法考虑了表面局部区域的法向量、切向量、入射点到出射点的距离向量和物体材质的光学属性。使用该局部正交坐标系对高散射和高吸收的半透明材质进行了渲染实验,分析了在不同光照方向下所得半透明性外观的差异,为采用双极类模型可调可控的渲染半透明材质提供了参考。其次,提出了一种基于表面反射的半透明材质高光生成方法。该方法易于集成常用的基于双向表面反射函数（BRDF）的高光生成模型,能够通过添加高光效果,完整的保留表面细节,获得了具有真实感的渲染结果。并能保持原始的半透明程度,避免出现类似金属质感的外观。所生成的外观,能在局部区域保持颜色强度峰值的同时,减小颜色强度的对比,提升了物体半透明性的感知。然后,提出了一种基于有向次表面散射的高光效果生成模型。该模型依赖于入射光进入介质内部时的方向和射出介质时的方向,使得高光效果与次表面散射直接相关。所选用的阴影掩模函数,相对于Smith模型的阴影掩模函数,在所生成的高光强度的最大值相同的前提下,能在角度更大的光照方向范围内,生成像素数更多、平均强度值更大的高光效果。渲染结果在保留了边缘和区域纹理形状的同时,更接近添加通过路径追踪方法获得的真值（Ground Truth）高光后的图像。最后,将半透明材质的渲染应用到脑外科虚拟手术仿真中的胶质瘤渲染。在对脑部胶质瘤渲染时,我们使用了基于组织参数的方法,运用了有向双极模型。通过对有向双极模型配置生物组织光学参数,渲染出具有逼真外观的胶质瘤。进而对一个从MRI图像重构的真实胶质瘤模型进行渲染,通过添加基于微面元、微斜坡的多次表面散射效果模型,得到了增强表面极细边缘的外观,并保持了周围区域的半透明性和透射效果,实现了高真实感病人胶质瘤模型的渲染,为手术仿真提供了有力的视觉呈现。本文研究了与半透明材质的真实感渲染相关的内容,包括半透明性表示,基于表面反射和基于次表面散射的外观模拟,以及包含微面元尺度多散射效果的半透明材质细微尺度细节增强。通过丰富的渲染结果和图形学和感知学评估,初步实现了半透明材质真实感渲染的目标。
李玥[5]（2021）在《基于蒙特卡罗算法的医用重离子加速器束流配送系统和治疗计划的研究》文中指出重离子治疗肿瘤因其优越的深度剂量分布和高的相对生物学效应特性,使其成为当今国际上最先进、最科学和最有效的放疗手段。尽管快速发展的放疗技术减少了放疗的不确定性,但是粒子治疗中由于摆位误差、射程转换、入射粒子误差等因素仍然存在着很多的不确定性,研究并克服这些不确定性可以提供更精确的治疗。本文对粒子治疗的物理和生物过程和不确定性的主要影响因素进行了调研和分析,发现治疗计划系统和剂量配送中的不确定性对整个临床结果的影响最大。此外,点扫描的束流配送系统由于其自身的特殊性,使其对这些不确定性尤为敏感。基于此,本文利用FLUKA蒙特卡洛代码建立了HIMM的主动式束流扫描头模型,开展了医用重离子加速器束流配送系统和治疗计划关键问题的模拟和优化研究。（1）研究束流配送系统的不确定性对射野区束流均匀性和半影的影响。首先,利用FLUKA蒙特卡罗代码和实验分别对190 Me V/u和260 Me V/u碳离子束的百分深度剂量曲线和布拉格峰位置的横向剂量分布进行了模拟计算和测量。考虑到低剂量束流包络对碳离子笔形束空间剂量分布的贡献,本论文使用不同的笔形束模型对不同深度碳离子束的横向剂量分布进行了模拟。同时模拟计算了束流配送系统存在点剂量精度误差和点位置误差时放疗靶区的剂量均匀性和半影。结果表明,FLUKA的模拟结果和测量结果具有很好的一致性。二重高斯-逻辑斯蒂模型可以更好地模拟笔形束的空间分布,其对射野区点剂量精度误差和点位置误差相比于二重高斯模型更加敏感。（2）采用mat RAD软件开展了头部肿瘤重离子放疗计划系统的模拟优化研究。本文利用建立好的主动式扫描治疗头的基础物理数据,将其植入开源治疗计划系统软件mat RAD中,对生物学模型、束斑间距、摆位等因素对治疗计划的影响进行了分析。结果表明,两种不同的生物学效应模型计算得到的剂量分布差异不大。当束斑间距小于5 mm时治疗计划的适形指数和靶区剂量分布的均匀性优于5 mm的束斑尺寸。而当病人的摆位出现较大误差时就会导致剂量分布的严重偏差。（3）利用FLUKA蒙特卡罗代码构建ICRP110和CRAM人体体素模型,使用主动式束流配送系统模拟研究碳离子束照射人体头部时,人体的剂量分布和能量沉积情况。我们也模拟研究了当拟人体出现摆位误差时,不同组织器官的吸收剂量变化。结果表明,ICRP110和CRAM人体体素模型在主动式束流配送系统中不同组织器官的吸收剂量差异不大。当出现摆位误差时,临近组织的吸收剂量会出现差异,这就提示我们,对于辐射敏感的组织器官,我们在选择照射体位时要尽量避开直接对其照射。这些结果有助于医学物理师更加深入了解放射治疗过程,可为放射治疗的精细化调试提供重要线索,为优化放射治疗计划系统提供参考依据。通过分析一系列误差,对提高放射治疗计划的鲁棒性和进一步发展更加精准的点扫描技术具有非常重要的意义。
李聪[6]（2021）在《介入诊疗中术者受照剂量的研究》文中研究指明目的:介入诊疗目前应用广泛,诊疗医生主要接受的是散射辐射的照射,并且与患者和X线机同室操作导致受照剂量较大,但现在个人剂量监测是在原射线能量下进行刻度,因此本研究通过利用仿真人体模型、热释光剂量计、X（γ）多道测试分析系统等设备对介入诊疗中术者的散射能量与受照剂量进行测量,为实际介入诊疗过程中的术者在减少自身辐射剂量方面提供一些参考意见,同时也为研究人员提供有关于散射能量的数据支持。方法:应用X（γ）多道测试分析系统、热释光剂量计、仿真人体模型、便捷式X-γ剂量率仪等测量仪器,对头部、胸部、肝脏和子宫四种不同的介入程序中术者位射线的散射能量、全身受照剂量和防护效果进行测量,并将读出的热释光剂量计计数分别带入48keV和83keV能量标定下的拟合曲线中进行计算,得出相应的剂量值,应用Excel 2019、origin2020对实验所得数据进行作图和分析。结果:1.散射能量测量时,点片时电压范围在74k V～90k V,散射线能量峰值范围在22.99keV～58.90keV,透视时电压范围在63k V～69k V,散射线能量峰值范围在33.06keV～53.01keV;2.PA透视时的散射能量较点片条件下稳定,随着测量高度的升高,透视时的散射线能量峰值没有太大变化,并且透视时测得的射线散射能量低于点片;3.LAT透视时的射线散射能量较点片时稳定,透视条件下射线的散射能量随高度升高而降低;4.四种介入手术程序五种全身剂量估算方法中,总体来说83keV能量刻度下求出的剂量值是48keV能量刻度下求出的剂量值的1.35～1.89倍;5.四种介入手术程序中,头部介入时术者的受照剂量最小,腹部的肝脏介入和子宫介入时受照剂量较大,尤其是子宫介入时术者的受照剂量是最大的;6.仿真人体模型法在两种能量标定下的估算结果中可以看出,83keV能量标定中防护效果为5.30%～91.05%,48keV能量标定中的防护效果为4.92%～81.42%;7.同一种介入程序中术者二的眼晶体剂量是术者一的1.00～2.11倍;子宫介入时放射工作人员手部受到的剂量最高,头部介入时腕部和手指的受照剂量最低,同一种介入程序中第一术者的手部剂量比第二术者的手部剂量高达6.81倍;8.在术者一无防护服的情况下,腹部介入受照剂量最大的器官是胃;头部和胸部介入时受照剂量最大的器官是膀胱;在术者二无防护服的情况下,受照剂量最大的器官是胃;而无论是术者一还是术者二,在所有介入条件下受照剂量最小的器官都是脑。结论:1.全能峰半高全宽度和能量分辨率都可以说明该机器对能量不同却又十分接近的入射射线的测量能力,并且主射束能量降低,术者位射线发生散射后的能量也在降低;2.根据83keV与48keV刻度下全身受照剂量估算的对比,说明用原射线能量的X射线对个人剂量监测刻度存在误差,建议使用散射线能量峰值对介入工作人员个人受照剂量监测进行刻度,能够使测量更准确;3.四种介入手术程序中,Niklason法估算出的全身受照剂量值最接近仿真人体模型法测量的值,并且0.5mm Pb防护效果高达91.05%。
齐雅平[7]（2021）在《基于DNA分子水平预测放射生物效应的机制模型的研究及应用》文中研究表明质子放射治疗因质子具有优越的布拉格峰特性而逐渐成为除了光子放疗之外的另一种新兴技术。临床中将质子与光子间的相对生物效应（Relative Biologi-cal Effectiveness,RBE）用常数 1.1 来表示,然而越来越多生物实验表明 RBE 不是一个常量,其值受多种如传能线密度（Linear Energy Transfer,LET）等物理和生物相关参数影响。目前常见的RBE模型大多是基于线性二次方程发展而来的现象学模型,它们基于细胞存活这一生物终端,只能表明高LET粒子对细胞杀伤力强,不能给出可变RBE的潜在机制的信息,而且通常由于实验数据存在较大噪声致其无法在临床上广泛应用。从生物机理上讲,细胞杀伤是DNA损伤和修复作用的结果,特别是辐射诱导的DNA双链断裂（Double Strand Breaks,DSB）已被证实可产生细胞毒性。基于纳剂量和DNA分子水平的机械模型可以通过模拟DSB的诱导和修复过程来可以揭示其生物机制。因此,基于作者已发表的三篇学术论文内容,本博士论文的研究目的是以一种从生物分子的微观角度到个体的宏观角度的指导思路,基于蒙特卡罗工具分别从DNA分子损伤和修复水平构建不同生物终端的RBE预测的机械模型,来评估接受辐射后的个体的放射生物效应,并将该模型用于放射治疗计划系统,进行治疗计划的生物优化,为辐射生物效应与辐射物理剂量之间搭建桥梁。为实现该目的,本博士课题分为以下四个研究任务:（1）构建常氧条件下正常组织G1/G0细胞周期DNA分子水平辐射损伤数据;（2）根据DNA损伤数据构建DSB修复动力学模型;（3）运用模拟的生物终端参数,构建不同生物终端的RBE模型;（4）通过蒙特卡罗方法计算病人体内剂量与LET分布,将RBE模型用于临床放射生物效应的预测。本文首先分别从物理和生物两个方面对放射生物效应的背景知识进行了介绍,包括宏观物理剂量和纳米剂量的定义和应用,以及辐射损伤修复机制。然后通过蒙特卡罗工具Geant4-DNA和DaMaRiS软件逐步模拟获得DNA损伤数据和非同源末端连接（Non-Homologous End Joining,NHEJ）修复路径选择,并与37组文献中实验数据进行对比,验证模型合理性。基于以上结果建立了以初始DSB、修复24小时后未修复DSB、错修复DSB以及未/错修复组合DSB产额为不同生物终端的四种RBE模型,并基于一个临床扩展布拉格峰（Spread Out Bragg Peak,SOBP）射束在水箱中的物理剂量和LET分布计算RBE值,与365组文献中基于细胞存活实验数据的RBE结果进行对比。通过接口将RBE模型用于质子放疗计划的生物参数优化。结果发现:蒙特卡罗径迹结构方法计算的DNA单链断裂（Single Strand Breaks,SSB）产额、DSB产额以及二者比值结果与文献中细胞实验测量值和模拟值结果基本符合,且最为关键的DSB产额与随着LET值升高而呈线性上升;构建的融合了 DSB末端切除相关的NHEJ精细修复模型（交叉修复模型）预测的未修复DSB产额与八种辐射条件下的大部分实验结果吻合,并且关键修复蛋白敲除后该模型表现出良好的鲁棒性,能解释切除相关修复过程的机制;通过60组不同LET数值的质子辐射条件建立LET值与模型产生预测24小时后错修复DSB份额建立了二次多项式函数关系,未修复DSB产额占初始DSB产额的比值则不随LET值变化,始终保持在5.28%;四种生物终端RBE预测值与文献中实验所得RBE值相比,基于错修复DSB产额的RBE模型的绝对值高两个数量级。基于初始DSB、未修复DSB以及未/错修复DSB组合的RBE模型的相对值在不同细胞存活率的实验RBE值范围内;应用本文发展的以上两种具有合理解释的生物终端RBE模型应用在一例鼻咽癌患者治疗计划中,验证了模型的适用性。综上,本课题成功地将放疗计划中的常用的物理参数与多尺度的生物终端结果建立了关联,为临床工作的生物优化提供了有价值的多角度参考。
陈基炜,黄圣雁,朱振华,屠建春,涂彧[8]（2021）在《120kV CT诊断条件下热释光剂量计测量X射线剂量的研究》文中提出目的:研究在特定CT诊断条件下热释光剂量计（thermoluminescence dosimeter,TLD）测量输出X射线剂量的准确度。方法:分别使用TLD和电离室剂量计（ionization chamber dosemeter,ICD）测量在CT管电压120 kV、管电流范围50～400 mAs诊断条件下的输出剂量值,横向比较CT设定、ICD和TLD三者测得的容积CT剂量指数（volume CT dose index,CTDIvol）,并进行相对误差计算和TLD数据线性分析。使用SPSS 19.0软件进行统计学分析。结果:使用ICD和TLD测量的CTDIvol结果无明显差异（P>0.05）;ICD和TLD与CT设定的CTDIvol的最大相对误差分别为7.31%和9.62%,均低于国家相关标准限值;且TLD测量的CTDIvol整体呈线性关系,拟合效果良好（R2=0.996 4）。结论:TLD可用于测量CT输出X射线剂量,总体准确度较高,可为120 kV诊断条件下的辐射剂量学研究提供参考。
关志远,绪梅,方磊,王明睿,刘云龙[9]（2021）在《强n/γ辐射场中辐射剂量模拟计算》文中研究指明强n/γ混合场是由核爆炸源谱造成的,该源谱包括裂变出壳中子能谱和裂变出壳初级γ射线能谱[1-2]。在距离核爆炸爆心一定距离处,人或物质受到的照射剂量不仅来源于前两者,还有一部分来源于中子与空气和土壤相互作用产生的次级γ射线。笔者探讨距爆心投影点0.5～1 km范围内,核爆炸早期核辐射中裂变出壳中子、裂变出壳初级γ射线以及中子与空气和土壤相互作用产生的次级γ射线在人体内的沉积剂量。
吕海鹏,刘晓,康静波,赵焕升,王凯,胡范祥,李翊[10]（2021）在《肺部肿瘤大分割放疗伽玛刀、IMRT和VMAT计划剂量学分析》文中研究说明目的探讨肺部肿瘤大分割放疗患者伽玛刀、固定野调强放疗（Intensity Modulated Radiation Therapy,IMRT）和容积调强放疗（Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT）计划的剂量学差异,分析三种立体定向治疗方式在肺部肿瘤治疗上的优势和不足。方法选取2018年至2020年在海军第九七一医院接受放疗的肺转移瘤患者20例,利用计划系统对20例患者分别制定伽玛刀、IMRT和VMAT治疗计划,通过剂量体积直方图分析靶区及危及器官的剂量、体积等相关参数并做统计学分析,比较三种治疗计划的剂量学差异。结果患侧肺及全肺V5、V10、V15、V20、V25、V30,伽玛刀低于IMRT和VMAT（P<0.05）;IMRT比VMAT的V10、V15小（P<0.05）,而V25、V30则略高于VMAT,差异无统计学意义（P>0.05）。三种治疗方式的患肺平均剂量Dmean基本相同（P>0.05）;全肺平均剂量Dmean,伽玛刀与IMRT无明显差异（P=0.106）,但伽玛刀比VMAT略低（P=0.025）。采用伽玛刀治疗,心脏V20、V30、V40整体好于基于加速器的IMRT和VMAT,除了与VMAT相比V40差异较小（P=0.086）外,其他差异均有统计学意义（P<0.05）。伽玛刀心脏平均剂量Dmean低于IMRT（P=0.007）,其他各组无明显差别（P>0.05）。伽玛刀治疗的脊髓最大剂量低于IMRT（P<0.05）,而IMRT和VMAT则相差不大（P=0.411）。伽玛刀、IMRT和VMAT三者的食管Dmean依次增高（P<0.05）;最大剂量Dmax伽玛刀明显低于VMAT（P=0.029）,而伽玛刀与IMRT以及IMRT与VMAT则没有明显差别（P>0.05）。IMRT的适形指数好于伽玛刀和VMAT（P<0.05）;而伽玛刀和VMAT则无明显差别（P=0.866）。伽玛刀的不均匀指数明显高于IMRT和VMAT（P<0.05）,VMAT略高于IMRT（P=0.008）。采用伽玛刀治疗的靶区Dmax和Dmean明显高于IMRT和VMAT（P<0.05）,VMAT则略高于IMRT（P<0.05）。结论伽玛刀靶区剂量分布最不均匀,适形度稍差,但能更好的保护周围正常肺组织和其他危及器官,对较小的肺叶内肿瘤尤其适合;IMRT用于体部立体定向放射治疗（Stereotactic Body Radiation Therapy,SBRT）比VMAT降低了肺内低剂量辐射的范围,但是高剂量辐射范围稍大;VMAT在用于肺叶内肿瘤SBRT时应该慎重。
二、蒙特卡罗技术在辐射剂量学中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、蒙特卡罗技术在辐射剂量学中的应用（论文提纲范文）
（1）非人类物种辐射影响评价中不同剂量率估算模型的比较（论文提纲范文）
| 1 剂量系数的计算方法 |
| 2 生物辐射剂量率估算模型 |
| 2.1 整体简化模型 |
| 2.2 简化解剖学模型 |
| 2.3 体素模型 |
| 3 模型的比较 |
| 4 小结 |
（4）半透明材质的真实感渲染及在虚拟现实中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 半透明材质的真实感外观模拟的国内外现状 |
| 1.2.1 半透明材质视觉效果模拟的国内外现状 |
| 1.2.2 半透明材质高光效果生成与感知的国内外现状 |
| 1.2.3 虚拟手术中组织器官外观模拟的国内外现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 本文的主要研究内容和创新点 |
| 第2章 基本理论 |
| 2.1 半透明材质中的光线传输 |
| 2.1.1 辐射传输的双极估计模型 |
| 2.1.2 有向双极模型的边界条件 |
| 2.2 相函数的背景知识 |
| 2.3 delta-Eddington相函数在次表面散射中的作用 |
| 2.4 反射和透射辐射度与delta-Eddington相函数的关系 |
| 2.5 有向双极模型中能流与delta-Eddington相函数的关系 |
| 2.5.1 点光源的解 |
| 2.5.2 光线源的解 |
| 第3章 局部正交坐标系对半透明性的影响 |
| 3.1 快速德劳内三角网格算法 |
| 3.2 采用PCA方法的法向量估算算法 |
| 3.3 基于鲁棒随机Hough变换(RRHT)的快速法向量估算算法 |
| 3.4 局部正交坐标系和光照方向对半透明性的影响 |
| 3.4.1 照明方向采样对高散射系数半透明外观的影响 |
| 3.4.2 照明方向采样对高吸收系数半透明外观的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 基于表面反射的半透明材质高光效果生成方法 |
| 4.1 相关工作 |
| 4.2 方法概述 |
| 4.3 基于表面反射的半透明材质高光效果生成 |
| 4.3.1 定义局部正交坐标系(Local Orthonormal Frame) |
| 4.3.2 选取照明的方法 |
| 4.3.3 选择高光部分的表达式 |
| 4.3.4 通过蒙特卡罗方法生成高光效果 |
| 4.4 实验结果及讨论 |
| 4.4.1 实验设置 |
| 4.4.2 生成的高光效果及讨论 |
| 4.4.3 与参照真值的2 维联合直方图分析 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 基于次表面散射的半透光材质高光效果模拟 |
| 5.1 基于散射的高光效果生成的相关工作 |
| 5.2 模型概述 |
| 5.2.1 利用有向双极模型计算次表面散射 |
| 5.2.2 选取局部正交坐标系 |
| 5.2.3 高光效果模型的定义 |
| 5.2.4 高光效果的生成 |
| 5.3 实验结果及讨论 |
| 5.3.1 半向量角度分布实验 |
| 5.3.2 生成高光效果的实验设置 |
| 5.3.3 生成的高光效果评估 |
| 5.3.4 边界条件实验 |
| 5.3.5 与高光参照真值(Ground Truth)的比较 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 半透光材质渲染及高光效果在虚拟手术中的应用 |
| 6.1 相关工作 |
| 6.2 模型概述 |
| 6.2.1 渲染模型的选取 |
| 6.2.2 光学参数的选取 |
| 6.2.3 考虑了微斜坡的微面元模型 |
| 6.2.4 基于微斜坡的法向量分布 |
| 6.2.5 基于微斜坡的阴影掩模函数构建 |
| 6.3 实验结果 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（5）基于蒙特卡罗算法的医用重离子加速器束流配送系统和治疗计划的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第1章 前言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 放射治疗肿瘤的发展现状 |
| 1.2.1 放射治疗肿瘤的必要性 |
| 1.2.2 近代物理研究所放射治疗的研究 |
| 1.3 碳离子放射治疗的优势 |
| 1.3.1 碳离子束的物理优势 |
| 1.3.2 碳离子放射治疗的生物学优势 |
| 1.4 重离子与物质的相互作用 |
| 1.4.1 能量损失 |
| 1.4.2 多库仑散射 |
| 1.4.3 核碎裂 |
| 1.5 束流配送系统 |
| 1.5.1 被动式束流配送系统 |
| 1.5.2 主动式束流配送系统 |
| 1.6 治疗计划 |
| 1.7 剂量计算算法 |
| 1.7.1 扫描笔形束的剂量算法 |
| 1.7.2 蒙特卡罗模拟 |
| 1.8 课题的目的和意义 |
| 1.9 课题的主要研究内容 |
| 第2章 放射治疗的不确定性 |
| 2.1 放射治疗中不确定性的影响 |
| 2.2 放射治疗中不确定性的来源 |
| 2.3 患者固有的参数 |
| 2.3.1 组织参数的不确定性 |
| 2.3.2 剂量计算模型 |
| 2.3.3 放疗过程中受照射组织的变化 |
| 2.4 治疗计划中的不确定性 |
| 2.4.1 治疗计划成像 |
| 2.4.2 吸收剂量计算 |
| 2.4.3 RBE加权剂量的计算 |
| 2.4.4 次级粒子光谱 |
| 2.4.5 范围不确定性 |
| 2.4.6 控制参数的计算 |
| 2.5 束流配送的不确定性 |
| 2.5.1 束流的产生 |
| 2.5.2 剂量或粒子监测器的校准 |
| 2.5.3 光束传输系统的精度 |
| 2.5.4 剂量计和剂量测定标准 |
| 第3章 基于FLUKA的 HIMM治疗终端建模 |
| 3.1 FLUKA蒙特卡罗代码及其图形用户界面 |
| 3.1.1 FLUKA的几何模型 |
| 3.1.2 FLUKA输入文件 |
| 3.1.3 FLUKA采用的物理模型 |
| 3.2 HIMM治疗终端结构 |
| 3.2.1 1号治疗终端空气段束流纵向设备布局 |
| 3.2.2 终端真空膜窗结构 |
| 3.2.3 固定分条电离室结构布局 |
| 3.3.4 剂量电离室结构布局 |
| 3.3.5 HIMM主动式扫描治疗头的建模 |
| 第4章 束斑不确定性对笔形束扫描碳离子放射治疗剂量均匀性和半影的影响 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.1.1 190 Me V/u和260 Me V/u碳离子束深度剂量分布和横向剂量分布的测量 |
| 4.1.2 FLUKA中 HIMM扫描治疗头的建立 |
| 4.1.3 笔形束束流模型 |
| 4.1.4 方形场的叠加 |
| 4.1.5 束斑位置的变化 |
| 4.1.6 数据分析 |
| 4.2 结果和分析 |
| 4.2.1 深度剂量分布和侧向剂量分布 |
| 4.2.2 束流模型 |
| 4.2.3 不同类型错误的影响 |
| 4.3 讨论 |
| 第5章 基于开源治疗计划软件mat RAD的头颈部肿瘤放疗计划优化 |
| 5.1 mat RAD开源软件包功能介绍 |
| 5.2 治疗计划优化 |
| 5.3 鲁棒性 |
| 5.4 生物模型 |
| 5.4.1 微剂量学 |
| 5.4.2 离子的RBE模型 |
| 5.5 治疗计划流程的具体实现 |
| 5.5.1 基础数据的生成 |
| 5.5.2 患者数据的导入 |
| 5.5.3 辐射几何的定义 |
| 5.5.4 剂量计算 |
| 5.5.5 治疗计划的优化 |
| 5.6 材料与方法 |
| 5.6.1 碳离子治疗基础数据的产生 |
| 5.6.2 肿瘤体积和危险器官的勾画 |
| 5.6.3 治疗计划和优化标准 |
| 5.6.4 评估标准和统计分析 |
| 5.7 结果 |
| 5.7.1 点扫描碳离子治疗和调强放疗头颈部恶性肿瘤的治疗计划比较 |
| 5.7.2 生物学效应模型和RBE×D生物模型对治疗计划结果的影响 |
| 5.7.3 束斑间距对治疗计划结果的影响 |
| 5.7.4 病人摆位误差对治疗计划结果的影响 |
| 5.8 讨论 |
| 第6章 碳离子头颈部肿瘤放疗中各器官吸收剂量的计算 |
| 6.1 材料与方法 |
| 6.1.1 ICRP110 体素化人体模型和CRAM体素模型的创建 |
| 6.1.2 比较ICRP110 模型和CRAM的体素模型的吸收剂量差异 |
| 6.1.3 病人出现摆位误差时各器官吸收剂量的变化 |
| 6.2 结果 |
| 6.2.1 ICRP110 体素模型和CRAM体素模型 |
| 6.2.2 ICRP110 模型和CRAM的体素模型的吸收剂量差异 |
| 6.2.3 摆位误差对CRAM体素模型组织器官吸收剂量的影响 |
| 6.3 讨论 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 下一步工作计划 |
| 7.2.1 分析均匀扫描中束流配送系统的不确定性对射野区域剂量均匀性和半影的影响 |
| 7.2.2 基于FLUKA的束流配送过程中次级粒子的剂量贡献研究 |
| 7.2.3 优化mat RAD软件中的碳离子治疗基础数据 |
| 参考文献 |
| 附录1 部分FLUKA模拟代码 |
| 附录2 点扫描辐射场叠加MATLAB代码 |
| 附录3 用于获取组织器官材料的Python脚本 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）介入诊疗中术者受照剂量的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 介入放射学发展史 |
| 1.2 介入放射学的优点及诊疗中的应用和应用现状 |
| 1.2.1 冠状动脉造影 |
| 1.2.2 荧光血管造影 |
| 1.2.3 脑血管造影 |
| 1.3 国内外学者对介入诊疗中术者在剂量学方面的研究及不足 |
| 1.4 研究目的及意义 |
| 1.5 相关术语 |
| 第2章 材料与方法 |
| 2.1 材料 |
| 2.2 方法 |
| 2.2.1 X(γ)多道测试分析系统的标定 |
| 2.2.2 热释光剂量计的处理 |
| 2.2.3 热释光剂量计的标定 |
| 2.2.4 热释光剂量计的退火 |
| 2.2.5 热释光剂量计编号及布点 |
| 2.2.6 实验条件 |
| 2.2.7 模拟介入诊疗照射 |
| 2.2.8 数据处理与分析 |
| 第3章 实验结果 |
| 3.1 散射能量测量结果 |
| 3.2 不同能量标定下的剂量计数拟合曲线结果 |
| 3.3 热释光剂量计测量结果 |
| 3.3.1 不同能量标定下全身受照剂量的估算结果 |
| 3.3.2 不同能量标定下防护效果 |
| 3.3.3 83keV能量标定下剂量计测量结果 |
| 3.3.4 在83keV能量标定下术者各主要器官的测量结果 |
| 第4章 讨论 |
| 4.1 散射能量测量结果分析 |
| 4.2 热释光剂量计结果的分析 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）基于DNA分子水平预测放射生物效应的机制模型的研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 放射生物效应简介 |
| 1.1.1 宏观物理剂量,微剂量和纳剂量 |
| 1.1.2 放射生物损伤与修复机制 |
| 1.2 放射生物效应预测模型 |
| 1.2.1 预测放射生物效应经验模型 |
| 1.2.2 基于蒙卡的分子水平放射生物效应预测模型 |
| 1.2.3 质子放疗RBE预测模型 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 材料与方法 |
| 2.1 辐射诱导DNA损伤的计算 |
| 2.1.1 Geant4-DNA模拟原理 |
| 2.1.2 DNA以及细胞核几何模型 |
| 2.1.3 辐射条件及径迹结构模拟设置 |
| 2.1.4 DNA分子损伤的统计 |
| 2.2 DNA修复模型的构建 |
| 2.2.1 DaMaRiS工具原理概述 |
| 2.2.2 NHEJ中修复蛋白功能概述 |
| 2.2.3 修复路径的建模 |
| 2.2.4 模型验证的流程 |
| 2.3 模型的临床应用 |
| 2.3.1 构建不同生物学终点RBE模型 |
| 2.3.2 RBE模型用在SOBP照射水箱结果 |
| 2.3.3 RBE模型在治疗计划系统的应用 |
| 第3章 结果与讨论 |
| 3.1 辐射诱导DNA损伤结果 |
| 3.1.1 DNA辐射损伤产额结果 |
| 3.1.2 DNA辐射损伤模拟结果与文献结果对比 |
| 3.2 DNA修复模型的评估 |
| 3.2.1 修复模型中蛋白招募动力学结果 |
| 3.2.2 修复模型的整体修复动力学结果 |
| 3.2.3 特定蛋白质缺陷修复动力学结果 |
| 3.3 讨论DNA损伤修复模型结果的影响因素 |
| 3.3.1 利用MCDS软件分析氧含量的影响 |
| 3.3.2 DSB损伤复杂度对修复结果的影响 |
| 3.3.3 染色质环境对修复路径选择的影响 |
| 3.4 构建RBE模型 |
| 3.4.1 不同类别DSB修复结果 |
| 3.4.2 水模中不同终端RBE模型结果 |
| 3.4.3 对比四种RBE模型与文献结果 |
| 3.5 头颈部病例放疗计划的放射生物效应评估 |
| 第4章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 表1 名词缩写对照表 |
| 附录 A 60组不同能量和LET值模拟数据 |
| 附录 B SDD数据格式结构以及内容 |
| 附录 C DSB修复蛋白一览表 |
| 附录 D 文献中体外细胞实验的细胞系一览表 |
| 附录 E 修复动力学结果中修复蛋白招募动力学补充结果 |
| 附录 F 敲除蛋白后修复模型的招募动力学补充结果 |
| 附录 G 融合常染色质和异染色质结构的平行修复模型 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（8）120kV CT诊断条件下热释光剂量计测量X射线剂量的研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 材料与方法 |
| 1.1 设备和材料 |
| 1.1.1 CT |
| 1.1.2 剂量模体 |
| 1.1.3 ICD |
| 1.1.4 TLD |
| 1.1.5 热释光退火炉 |
| 1.2 检测方法 |
| 1.3 质量控制 |
| 1.3.1 CT检定与试验校准 |
| 1.3.2 测量仪器质量控制 |
| 1.3.3 试验人员 |
| 1.4 数据处理 |
| 1.4.1 ICD数据处理 |
| 1.4.2 TLD数据处理 |
| 1.4.3 CT数据处理 |
| 1.5 统计学分析 |
| 2 结果 |
| 2.1 CTDIvol结果 |
| 2.2 统计学结果 |
| 2.3 相对误差 |
| 2.4 TLD数据线性分析 |
| 3 讨论 |
（9）强n/γ辐射场中辐射剂量模拟计算（论文提纲范文）
| 一、输运模拟几何模型 |
| 二、模拟参数的设置 |
| 三、模拟源与物质相互作用 |
| 四、模拟计算结果 |
| 五、结论 |
（10）肺部肿瘤大分割放疗伽玛刀、IMRT和VMAT计划剂量学分析（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 材料和方法 |
| 1.1 一般临床资料 |
| 1.2 设备情况 |
| 1.3 体位固定及CT扫描 |
| 1.4 实验计划设计 |
| 1.5 计划评价参数 |
| 1.5.1 计划靶区的评价参数 |
| 1.5.2 危及器官评价参数 |
| 1.5.3 统计方法 |
| 2 结果 |
| 2.1 靶区及危及器官勾画体积 |
| 2.2 危及器官受照情况 |
| 2.3 靶区受照情况 |
| 3 讨论 |
| 4 结论 |
四、蒙特卡罗技术在辐射剂量学中的应用（论文参考文献）
- [1]非人类物种辐射影响评价中不同剂量率估算模型的比较[J]. 贡文静,王慧娟. 辐射防护, 2021(06)
- [2]基于低剂量CT图像的双胞胎个体化可计算模型构建[J]. 曲水音,卓维海,谢添武. 中华放射医学与防护杂志, 2021(10)
- [3]纳剂量学测量与计算的研究进展[J]. 李桃生,李文艺,陆婷婷,徐照. 中华放射医学与防护杂志, 2021(10)
- [4]半透明材质的真实感渲染及在虚拟现实中的应用研究[D]. 余晖. 南昌大学, 2021
- [5]基于蒙特卡罗算法的医用重离子加速器束流配送系统和治疗计划的研究[D]. 李玥. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
- [6]介入诊疗中术者受照剂量的研究[D]. 李聪. 吉林大学, 2021(01)
- [7]基于DNA分子水平预测放射生物效应的机制模型的研究及应用[D]. 齐雅平. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [8]120kV CT诊断条件下热释光剂量计测量X射线剂量的研究[J]. 陈基炜,黄圣雁,朱振华,屠建春,涂彧. 医疗卫生装备, 2021(05)
- [9]强n/γ辐射场中辐射剂量模拟计算[J]. 关志远,绪梅,方磊,王明睿,刘云龙. 中华卫生应急电子杂志, 2021(02)
- [10]肺部肿瘤大分割放疗伽玛刀、IMRT和VMAT计划剂量学分析[J]. 吕海鹏,刘晓,康静波,赵焕升,王凯,胡范祥,李翊. 中国医疗设备, 2021(04)