一种基于μ子进行核材料探测成像的模拟系统

宇宙射线斗子成像检测技术具有穿透力强、对高Z材料敏感等特点，特别适合检测特殊核材料，是监控核材料走私的有效方式之一。在搭建μ子成像检测硬件系统的同时，我们开发了一套针对实际硬件系统的模拟系统，并利用该系统开展斗子成像方法的研究。本文将介绍该模拟系统的有关情况，并给出利用该系统得到的仿真结果。相信这一工作将对实际宇宙射线μ子成像系统的设计给出指导意见。     

CT扫描中的汇聚式双目立体视觉系统参数研究

CT扫描过程中人体的微小运动会造成运动伪影,降低了CT图像的分辨率,影响临床医学诊断。本文搭建了一个基于汇聚式的双目立体视觉系统用于记录CT扫描过程中的人体运动,以便在后续工作中消除运动伪影。因此,系统记录的三维坐标的精度将直接影响后续的算法修正工作。本文对于此立体视觉系统进行了参数测试实验,对于定标模板设计、定标参数选择、摄像机摆放以及世界坐标系的选取进行了详细的讨论与研究。实验结果表明:经过参数优化的系统空间分辨率达到了0.05 mm,满足了实际应用需求。     

125I放射性粒子在骨介质中剂量分布的蒙特卡罗模拟

目的：应用蒙特卡罗方法建立6711型125I放射性粒子模型,计算其在不同骨介质中的剂量分布,为进一步分析125I放射性粒子治疗头颈部肿瘤的剂量分布提供依据。方法：应用MCNP4C软件（截面库DLC-200）建立6711型125I放射性粒子模型,计算其剂量率常数及在水介质中的径向剂量函数值,并与美国医学物理学家协会（American Association of Physicists in Medicine,AAPM）2004年发布的TG43UI报告推荐值对比验证125I模型。利用该模型,采用ICRU44报告推荐的成人不同骨介质的元素组成及密度编写MCNP材料卡,计算125I模型在不同骨介质中的剂量分布。结果：应用MCNP4C软件建立的125I放射性粒子模型的几何形态及规格符合AAPM的TG43UI要求。模拟得到了125I模型剂量率常数Λ=0.977 78 cGy/(h·U)及在水介质中的径向剂量函数值,并得出125I模型在不同骨介质中的径向剂量分布。在同样的介质深度,125I粒子的剂量沉积能力自骨皮质、骨松质、软骨、水、黄骨髓、红骨髓依次递减。在介质深度分别为0.01、0.1、1 cm处,125I粒子在骨皮质中的剂量沉积分别是在水中的12.90倍、9.72倍、0.30倍。结论：本研究建立的125I放射性粒子模型可靠性好,可用于后续在骨介质中的模拟计算。125I放射性粒子在不同的骨介质中的剂量分布不等同于水,能量主要沉积在骨介质表面,因此在制定靶区毗邻骨组织的125I粒子植入计划时应考虑骨介质的影响。     

清华同源双束医用加速器蒙特卡罗模拟

目的:使用蒙特卡罗方法模拟清华大学自主研制的同源双束医用加速器,为今后研究该设备KV级能量在放射治疗中成像剂量分布奠定基础。方法:(1)借助蒙卡BEAMnrc程序模拟加速器机头得到相空间文件。(2)以该相空间文件为源,使用蒙卡DOSXYZnrc程序计算水模体中百分深度剂量(percent depth dose,PDD)和离轴比(off axis ratio,OAR),采用MATLAB编程提取剂量数据显示于EXCEL。(3)分析蒙卡模拟参数对结果的影响。(4)对比实测调整模拟参数。结果:蒙卡模拟所得水模体中PDD和OAR曲线与实测有很好的吻合,得到加速器机头模型。结论:医用加速器KV级能量蒙卡模拟与高能有明显不同;要得到合适的该加速器蒙卡模型,需要选择合适的电子束能量和电子空间密度分布;该模拟所得加速器模型可用于成像剂量分布等后续研究。     

直接接触加热治疗皮肤疾病的温度场仿真分析

目的研究加热治疗皮肤疾病时的温度场分布情况,从而为实验研究提供一定参考。方法本文在假设直接接触皮肤加热的情况下,从皮肤的结构出发建立起物理模型,根据生物传热学的理论,建立传热方程,采用有限差分方法对各种情况进行仿真。结果仿真得到了加热时皮肤的稳态温度场和动态温度场分布情况,结果证实直接接触加热治疗皮肤疾病这一技术具有可行性。结论本文的研究结果对进一步研究和利用精确控温下直接接触加热治疗皮肤病技术有一定参考意义。     

响应面法优化鹰嘴豆铁蛋白提取工艺

目的： 优选鹰嘴豆铁蛋白的提取工艺。 方法： 在单因素试验基础上,选择缓冲液pH、料液比、盐析盐摩尔浓度为自变量,干膏量及铁蛋白、总蛋白得率为响应值,根据Box-Behnken原理采用三因素三水平响应面分析法优选鹰嘴豆铁蛋白的提取工艺参数。 结果： 最佳提取工艺条件为缓冲液pH 7.46,料液比1：4,盐析盐摩尔浓度50 mmol·L^-1;铁蛋白得率0.002 556%,与理论预测值0.002 633%偏差较小。 结论： 采用响应面法优选的鹰嘴豆铁蛋白提取工艺稳定合理,为提高铁蛋白得率和植物补铁制剂的开发利用提供参考。     

多种类生物医学组织衍射增强成像(DEI)的定量研究

探索DEI显示多种类生物医学解剖组织层次与病变细微结构的潜力。在北京同步辐射装置(BSRF)形貌站4W1A束线上,对42个源于人体6个系统、12个脏器、6种组织类型的手术标本样品及8个取自动物病理模型样品进行了包括X-ray吸收衬度成像(XACI)与硬X-ray衍射增强成像(DEI)两种机制下的多次多类对比性二维DEI(2D-DEI)成像扫描;对所获影像予以半定量与定量两种不同方法评价。首次以2D-DEI方式直观显示了人眼环、胃肠道、肾上腺、胰腺、脾脏、子宫、胎盘等解剖结构与病变组织的微观改变,最高影像空间分辨率达40μm,衬度分辨率达0.15~0.8。表明较之XACI单一衬度机制像质,基于DEI多衬度机制像的影像像质显著优越,十分适于展示多由低Z轻元素软组织构成的位相信息丰富的多种类生物医学样品的组织层次与微观结构。     

高能数据缺失下的双能CT重建算法实验研究

随着全球恐怖主义事件数量的逐年递增,公共安全问题越来越受到各国的重视,对安检系统的需求也越来越高。具有高精度物质识别特性的双能CT检测系统一直被认为是防范恐怖事件发生的最有效工具之一。但目前最典型的伪双能CT成像系统是由高低能量不同的两层全采样探测器单元组成。大量探测器单元的使用大大提升了系统成本,阻碍了大规模商用。2013年,我们提出了一种基于压缩感知理论的双能CT不完备数据重建算法,该算法仅利用少数高能探测器缺失数据即可实现图像质量相当的重建过程,模拟实验初步验证了算法的有效性。本文进一步使用在双能CT物品机上采集的真实数据验证算法的有效性。实验结果表明,在确保双能CT重建图像质量的前提下,使用基于压缩感知理论的双能CT不完备数据重建算法可以将双能CT探测器成本降低25％。     

电磁辐射对神经系统的生物学效应

随着电子设备被广泛地应用于各行各业,电磁辐射的污染越来越受到人们的重视.手机等电子通讯使用的射频辐射和电气设备及输电线周围产生的极低频辐射的生物学效应是目前研究较多的.磁场暴露会使神经系统受到影响,许多研究证明电磁场可以改变神经细胞膜结构、影响细胞因子表达、诱导基因DNA链断裂、增加神经变性疾病和脑瘤的发生率.文章就电磁辐射对神经系统的整体、细胞及基因水平影响的研究现状进行综述.