蒙特卡罗人体计算建模方法及应用研究

• 作 者: 程梦云
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 人体建模 CT片 彩色切片 辐射防护 医学物理 人体剂量评估

精确评估人体器官在一定辐射条件下的吸收剂量是辐射防护和医学物理领域的重要任务。基于人体模型进行蒙特卡罗模拟计算是人体剂量评估的有效方法，而如何建立蒙特卡罗方法所需、高精度真实的人体计算模型是关键所在。　　
本文以辐射防护、医学物理领域对人体计算模型的需求为基础，对建模过程中涉及的人体断层影像读取、几何重建、物理重建、蒙卡计算模型解析等一系列技术问题进行了体系化的研究。主要取得了如下几个方面的研究成果：　　
1、提出了一种CT片和彩色切片耦合的人体计算建模方法：对基于CT片、彩色切片的人体建模方法进行了体系化的研究。并在分析两种影像数据建模方法优缺点的基础上，提出了一种CT片和彩色切片耦合的人体计算建模方法，测试例题结果显示此方法能较好的体现器官或组织内部的差异性。　　
2、研发了蒙特卡罗人体剂量计算建模系统MCAM6：在对人体建模方法系统研究的基础上，发展了集合友好图形用户界面的人体自动建模软件MCAM6，提供了可视化自动建模集成工具，实现了由人体断层影像文件(CT/彩色切片)到蒙卡计算模型的自动建模。　　
3、构建了首个可用于辐射计算的高精度中国成年女性辐射人体模型FDS-HUMAN：本文基于一套高分辨率的中国成年女性的彩色切片数据，精确分割出人体46种器官，应用MCAM6软件构建了一个高精度的中国成年女性辐射模型FDS-HUMAN，该模型由近288亿个大小为0.15mm*0.15mm*0.5mm的体素组成。该模型可用于评估放射治疗、核医学、辐射防护等辐射场对人体的影响。