目的:基于微剂量学方法计算钆中子俘获治疗( 157GdNCT)中释放低能电子的相对生物效应(RBE)值。 方法:使用蒙特卡罗(MC)程序Geant4-DNA包模拟钆中子俘获治疗中释放的低能电子在不同敏感靶标体积和物理模型中径迹结构的能量沉积分布情况及微剂量学参数，并基于微剂量动力学模型(MKM)获取其RBE值。结果:低能电子RBE值在不同的敏感靶标体积下差异性较大，且随着敏感靶标体积增大而减小。以敏感靶标直径6 nm的RBE值1.77为参考，敏感靶标直径10 nm的RBE值1.53，相比于6 nm的差异百分比为13%，而直径15 nm的RBE值1.40，相比于6 nm的差异百分比高达21%。不同Geant4-DNA物理模型对低能电子RBE影响较小。以物理模型option2的RBE值1.53作为参考，option6和option7的RBE值分别为1.49和1.52，相比于option2的差异百分比分别为2.6%和0.6%。结论:利用MKM计算 157GdNCT释放低能电子在不同敏感靶标体积及物理模型下的RBE值为1.40~1.77。

目的:估算肿瘤质子治疗时重混凝土屏蔽墙中铁元素因中子活化产生的感生放射性 56Mn及其水平。 方法:采用Geant4程序构建某质子治疗机房的重混凝土屏蔽墙模型，模拟245 MeV的质子束照射水模体产生的次级中子，统计屏蔽墙内放射性核素 56Mn的分布。将屏蔽墙按每10 cm厚度分层，计算前3层屏蔽墙中放射性核素 56Mn产生的周围剂量当量率。 结果:在最大的束流照射条件(1.872×10 10个)下，前3层屏蔽墙内的放射性核素 56Mn个数分别为3.10×10 8、1.60×10 8和9.33×10 8个；对治疗室内1 m远处产生的周围剂量当量率分别为2.13×10 －3、8.82×10 －4和9.10×10 －4 μSv/h，总的周围剂量当量率为3.92×10 －3 μSv/h。 结论:在质子治疗时，距离射束中心轴越近，屏蔽墙的感生放射性越强；屏蔽墙前端中子活化铁元素产生的感生放射性最强，感生放射性随着屏蔽墙厚度增大呈指数形式减小，应主要考虑质子治疗机房屏蔽墙前端产生的感生放射性。

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20 μm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。

目的:对1名工业探伤过量受照人员物理剂量进行估算。方法:获取了主要照射参数，照射时间为8 min，照射方式为各向同性点源体外照射，放射源活度为2.183 TBq，采用中国参考人体素体模，利用基于Geant4二次开发的程序进行蒙特卡罗计算，得到各部位的吸收剂量。结果:给出了受照者手部剂量分布图，其中手掌大部分区域受照剂量在2～10 Gy，手指部分为10～20 Gy;估算了受照者体内23个组织或器官的吸收剂量，数值范围为0.012～0.207 Gy。结论:物理剂量估算方法可以快速评估伤者重点受照部位的局部剂量分布，为医疗救治提供重要参考。

目的:通过蒙特卡罗方法模拟计算剂量面积乘积(DAP)致相关器官吸收剂量的转换系数，从而为评估冠状动脉介入术中患者的器官剂量提供便利。方法:使用Geant4蒙特卡罗软件构建人体和辐射场模型，模拟计算并得到器官吸收剂量转换系数。结果:在冠状动脉造影(CAG)中，肺、骨髓、肝脏、心脏的转换系数，男性分别为(0.283 ± 0.068)、(0.169± 0.049)、(0.110 ± 0.077)、(0.080 ± 0.032)mGy/(Gy·cm 2)，女性分别为(0.376 ± 0.121)、(0.192 ± 0.056)、(0.153 ± 0.105)、(0.102 ± 0.033)mGy/(Gy·cm 2)，与经皮冠脉介入治疗(PCI)中对应器官的转换系数相近。不同介入术的DAP差异具有统计学意义( t＝-6.012， P<0.05)。性别组间的DAP差异没有统计学意义( P>0.05)。 结论:器官吸收剂量的转换系数在同一性别组内与冠状动脉造影和经皮介入治疗的相关性较小，但同一术组中女性的剂量转换系数通常高于男性。蒙特卡罗方法计算的剂量面积乘积(DAP)致器官吸收剂量的转换系数可为临床上快速估算患者器官剂量提供便利。

目的 通过建立个体体素模型,模拟计算胰腺癌治疗中90Y玻璃微球给药后对胰腺及周围敏感器官的吸收剂量,为90Y玻璃微球应用于胰腺癌治疗的临床应用提供技术支撑.方法 在Geant4软件中基于患者CT图像构建个体体素模型,计算 0.01～1 MeV 12种单能电子比吸收分数(SAF)与ICRP权威数据进行比对验证;利用上述模型及方法计算90Y微球在胰腺中均匀和非均匀分布时各靶器官的吸收剂量.结果 基于建立的模型计算的SAF值与经质量校准后的ICRP数据比较误差不超过 3.89%;90Y在胰腺内均匀分布时,胰腺吸收剂量为 4.69×10-7 Gy/Bq,肝、肾脏以及脾的吸收剂量分别为 6.15×10-12、6×10-12 和 1.65×10-11 Gy/Bq;90Y在肿瘤内分布时,肿瘤吸收剂量为 6.69×10-6 Gy/Bq,正常胰腺剂量为 5.75×10-8 Gy/Bq;处方剂量 120 Gy情况下,肿瘤体积V与给药活度A的拟合关系为二次函数;肿瘤中心集中给药所需活度相对较低.结论 建立的基于个体体素模型的MC剂量计算方法,准确预测了90Y玻璃微球治疗胰腺癌时周围敏感器官(肝、肾脏以及脾脏)的吸收剂量,计算结果以及对给药活度影响因素的分析将为90Y玻璃微球用于胰腺癌的临床研究提供数据支持.

目的:使用蒙特卡洛程序Geant4研究FePt纳米团簇在X射线下的放射增敏性,并比较团簇大小、射线能量、纳米材料类型对放射增敏能力的影响.方法:根据实验拍摄得到细胞(经过FePt处理)图片,设计单个纳米团簇模型和细胞纳米团簇模型.以剂量增强比作为放射增敏能力的评判标准,计算不同模型下FePt的放射增敏能力.结果:从两种模型的结果均可得到Fe1Pt3纳米团簇的放射增敏能力优于Fe1Pt1纳米团簇,同时同一种纳米团簇在低能射线照射下的放射增敏性较佳;当纳米团簇的厚度增加时,可以观察到剂量增强比随着厚度增加达到饱和值.结论:FePt纳米颗粒在团簇的情况下具有良好的放射增敏能力,进而验证了FePt纳米药物在临床上的应用前景.

目的 研究金属施源器对GZP3型60 Co近距离治疗源剂量分布的影响,获得该源基于金属施源器的剂量学参数.方法 通过蒙特卡罗软件Geant4获得近距离治疗源周围(0～10 cm)的平均吸收剂量,并根据AAPM的TG43和TG43U1等报告推荐的计算公式获得该源基于金属施源器的剂量学参数.模拟中60 Co近距离治疗源位于半径为30 cm的球体水模中心.结果 获得基于金属施源器的GZP3型60 Co近距离治疗源1和2号通道的Λ为1.014 cGyh-1 U-1(与无施源器相比分别偏差0.5％),3号通道的Λ为0.998 cGyh-1 U-1(与无施源器相比分别偏差0.1％);中垂轴0.5～10.0 cm距离范围内的径向剂量函数,并获得该函数的拟合公式;角度0°～175°、距离0.5～10.0 cm范围内的各向异性函数.结论 本研究得到的基于金属施源器的剂量学参数为该源的临床使用提供更加精确的数据参考,在临床使用中应考虑金属施源器对于60 Co剂量分布的影响.

目的 设计具有水等效性的塑料闪烁体探测器,用于肿瘤放射治疗中的吸收剂量测量.方法 根据经验公式估算出水等效性的聚苯乙烯材料中掺入ZrO2的浓度,利用蒙特卡罗程序Geant4(GEometry And Tracking 4)模拟不同能量的X射线在水、固体水RW34(由2.1 wt％的TiO2掺聚苯乙烯组成)和聚苯乙烯材料中掺入不同浓度ZrO2粒子的能量沉积和输运过程,比较不同材料和水中在不同深度的剂量和衰减系数.结果 聚苯乙烯中掺入约为0.4 wt％ZrO2纳米粒子构建的复合材料在不同深度处的剂量和衰减系数更接近水,其水等效性甚至优于RW34.结论 模拟结果为研制具有水等效性的闪烁体提供了依据.

目的 研究补偿膜下空腔厚度、面积及相邻间隔对浅表组织剂量的影响.方法 应用Geant4构建加速器模型,将计算数据与测量数据对比验证模型正确性.构建上表面位于加速器等中心的30 cm×30 cm×30 cm水模体及30 cm×30 cm×1 cm水膜,分别设计水膜与水模体紧密贴合和有不同空腔的模型,计算6 MV X线10 cm×10 cm射野下不同模型水模体中心轴深度剂量分布和0.1 cm深度侧向剂量profile(profile1),对比各空腔模型与紧密贴合模型所计算数据.结果 厚度≤0.5 cm时,空腔对最大剂量深度(Dmax)和浅表剂量影响较小,随厚度增加,Dmax增加,0.1 cm深度处PDD(PDD1)迅速减小,profile1自空腔中心至边缘逐渐增加;随面积增加,Dmax先增大后减小,PDD1先减小后增大,面积较小时,自空腔中心至边缘profile1逐渐增加,面积较大时profile1则先减小后增加;空腔间隔≥0.2 cm时基本满足临床要求,≥1.0 cm时影响消失;远离空腔处profile1基本不受影响.结论 摆位时尽量减少补偿膜下空腔,使空腔足够薄、面积尽量小、相距间隔不宜太近.