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核医学论坛_中华医学会核医学分会学组园地技术与核物理学组辐射吸收剂量的计算
    
 
辐射吸收剂量的计算
发起人:yswyjg  回复数:18  浏览数:22352  最后更新:2012-3-16 14:10:23 by kingwind

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2009-12-17 17:36:23
yswyjg





实习医生

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辐射吸收剂量的计算
  1. 有没有人知道辐射吸收剂量怎么算?
  2. 需要什么软件(Mirdose 3.0)?
  3. 计算要有什么必要参数?
  4. 对仪器有要求吗?
  5. 能否介绍几个相关参考文献呀?
2009-12-18 15:16:57
yhnuclear





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请问物理师
杨辉
2009-12-25 10:33:39
yswyjg





实习医生

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麽有物理师啊?谁给介绍一个?

2010-1-5 21:21:50
rabbiteen





实习医生

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美国核医学下属医用内照射剂量委员会(Medical Internal Radiation Dose Committee, MIRD),在60年代开始致力于内照射剂量估算,先后发表一系列文章和手册,较系统的阐述了放射性核素内照射剂量估算的方法。[1~8]

作为开放型放射性药物,被引入人体后,必然有一定的生物行为,或者简单的被组织、器官吸收排泄,或者参与组织、器官的新陈代谢。总之放射性药物在人体内各组织、器官间分布是随时间变化而变化的。作为内照射剂量评估,首先要明确放射性药物在各组织、器官的时间累计浓度,其次要明确各组织、器官的相互辐射的关系,最后选择合适的计算方法完成靶组织、器官的剂量估算。

MIRD最早是进行99mTc标记的药物在人体疾病诊断中的安全性评估,99mTc仅产生γ射线,能量140keV,是到目前为止临床最常用的放射性核素,由于射线组织穿透性较强,所进行的辐射剂量评估多为器官水平。其剂量估算步骤包括:模拟各器官的形状、大小、距离;模拟各器官放射性药物的吸收、浓聚、排泄情况,得出累计活度;通过蒙特卡罗模拟计算(Monte Carlo)得到各器官的吸收剂量;将结果通过表格形式、软件形式、数学公式等形式表达出来,以便应用。

随着科学技术的进步,剂量估算也不断的发展进步。估算级别从器官水平发展到亚器官水平、细胞水平、亚细胞水平。器官水平剂量估算一般假设器官内组织密度均匀,重点考虑器官间的相互辐射;亚器官水平剂量估算则将某一器官更精细化,比如肾脏[3]的皮质、髓质、肾盂、肾盏,脑[7]的灰质、白质,膀胱[8]、肺的放射性药物动态分布过程,等,进行更精细化的器官模型,更准确的剂量评估;细胞水平剂量估算是建立单细胞或者多细胞模型[9],进行微观领域的剂量生物学研究;亚细胞水平的剂量估算,主要针对DNA进行剂量生物学分析,是纳米水平的辐射研究。

在剂量估算的每一个环节,随着研究的进步都有着巨大的进步。在器官模型方面,由最初的器官几何模型到标准参考人的实际解剖模型再到近年来的CTMRI的体素模型,各器官的形状、密度、相互关系越来越准确清晰,并向个体化发展。

在放射性药物分布方面,由于SPECTPET的发展,可以实时的监测放药的体内不同时间的分布情况,放射性药物定量分析也由平面显像向三维断层显像发展。

由于内照射的辐射剂量测量非常困难,蒙卡模拟计算成为辐射剂量估算的重要方法。蒙特卡罗软件也发展了几个版本,从EG4MCNP,计算能力和计算准确性都有了极大的提高。

蒙卡计算极为费时,为了方便临床应用,提出了多种应用方式。表格是最早的形式:通过器官模型、放药分布模型结合蒙卡计算得到,单位活度的放射性药物(mCiMBq)在人体各器官造成的辐射剂量,应用表格是只需简单的查找相应放射性药物和相应器官,并乘以实际引入人体的放射性活度即可。近年来尽管表格包含的放射性药物不断增加和完善,但还是远远不能满足临床千变万化的需求。公式法主要为剂量点核函数方法,将放射源假设为一个点源,不同距离处的辐射剂量可以通过蒙卡计算获得,并拟合成函数,应用时可以很快的通过函数得到不同活度的放射性核素在不同距离处的辐射剂量,可以较为灵活的方便临床使用。目前为了也有相应的软件,基于表格、点核函数、甚至嵌入蒙卡软件,进行剂量估算,较为成熟的包括MIRD推出的CAMIRDMIRDOSEOLINDA RADAR,最引人注目的发展方向是软件直接引入SPECT的药物分布、融合CT/MRI的解剖图像,完成蒙卡的剂量估算。

 

 

<!--[if !supportLists]-->1.1      <!--[endif]-->M.G. Stabin, M. Tagesson, S.R. Thomasc, et al. Radiationdosimetry in nuclear medicine. Applied Radiation and isotopes. 1999,50, 73-87.

<!--[if !supportLists]-->1.2      <!--[endif]-->Roger W. Howell, Barry W. Wessels, Robert Loevinger. TheMIRD Perspective 1999. J Nucl Med 1999; 40: 37S – 44S

<!--[if !supportLists]-->1.3      <!--[endif]-->Lionel G. Bouchet, PhD; Wesley E. Bolch, PhD; H. PabloBlanco, MS; etc. MIRD Publication_ Pamphlet No. 19  Absorbed Fractions and Radionuclide S Valuesfor Six Age-Dependent Multiregion Models of the Kidney. The journal of nuclearmedicine. 2003; 44:1113–1147.

<!--[if !supportLists]-->1.4      <!--[endif]-->Stephen R. Thomas. MIRD Publication_ Pamphlet No. 18_Administered Cumulated Activity for Ventilation Studies. The journal of nuclearmedicine. 2001,42, 520-526.

<!--[if !supportLists]-->1.5      <!--[endif]-->Wesley E. Bolch, Lionel G. Bouchet, James S. Robertson,et al. MIRD Pamphlet No. 17: The dosimetry of nonuniform activity distributions– radiounuclide S values at the voxel level. The journal of nuclear medicine.1999,40, 11S-36S..

<!--[if !supportLists]-->1.6      <!--[endif]-->Jeffry A. Siegel, Stephen R, Thomas, James B. Stubbs, etal. MIRD Pamphlet No. 16: Techniques for quantitative radiopharmaceuticalbiodistribution date acquisition and analysis for use in human radiation doseestimates. The journal of nuclear medicine. 1999,40, 37S-61S..

<!--[if !supportLists]-->1.7      <!--[endif]-->Lionel G. Bouchet, Wesley E. bolch, David A. Weber, etal. MIRD Pamphlet No. 15: Radionuclide S values in a Revised Dosimetric modelof the adult head and brain. The journal of nuclear medicine. 1999, 40,62S-101S.

<!--[if !supportLists]-->1.8      <!--[endif]-->Stephen R. Thomas, Michael G. Stabin, Chin-Tu Chen, etal. MIRD Pamphlet No.14 Revised: A dynamic urinary bladder model for radiationdose calculations. The journal of nuclear medicine. 1999, 40: 102S-123S.

<!--[if !supportLists]-->1.9      <!--[endif]-->Perihan Unak, Berkan Cetinkaya. Absorbed dose estimatesat the cellular level for 131I. Applied radiation and isotopes.2005, 62:861-869.

2010-1-5 21:27:36
rabbiteen





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放射性核素衰变产生的射线,在组织中射程如果不超过1cm则被认为是非贯穿性辐射。此类放射性核素沉积在人体的组织、器官中,被认为辐射能量可以认为全部沉积在组织、器官中。吸收剂量可以通过计算给予组织的能量除以组织重量而得到4

假设P-32胶体均匀分布,产生的辐射能量全部沉积在1g组织内,包括胶体在组织中没有发生迁移和产生的辐射没有超出1g组织。根据1MeV1β射线可以产生1.6×10-6尔格的能量,1g组织内100尔格的吸收能量为1cGy,可以估算1MBq(27μCi)32P的吸收剂量率大致为0.4Gy/MBq/h。对剂量率进行时间积分,可以求得1MBq32P1g组织中完全衰变产生的全部吸收剂量。国际医学内辐射剂量委员会(MIRD1999年对P-32进行体素水平的剂量估算,即假设1MBqP-326mm3的体素(质量为0.216立方体)内,能量没有溢出,则剂量率为0.537mGy/MBq/sec。换算为1g组织的辐射剂量率为0.417Gy/MBq/hour9

P-32胶体照射剂量(D=1MBq×Σ(niEi) (MeV/Bq ) ×1.6×10-6(尔格/ Bq )×1/100(g.cGy/尔格)= 1×106 Bq)×0.695(MeV/Bq ) ×1.6×10-6(erg/Bq )×1/100(g.cGy/erg) =1.112×10-4 Gy/sec = 0.4 Gy/hour

吸收剂量(D= ∫照射剂量(D)×dt

= 0.4 (Gy/hour) ×e-0.693/Teff×dt

= 0.4 (Gy/hour) ×Teff/0.693×[1-e-0.693/Teff]

= 0.4×14.26×24÷0.693 = 197.54Gy

1MBqP-321组织内完全衰变(假设有效半衰期相当于物理半衰期)则可产生197Gy的辐射吸收剂量。
2010-1-5 21:32:31
rabbiteen





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1998MIRD17号手册就非均匀放射性活度分布的剂量计算推荐体素水平的S因子计算方法。在这之前的内辐射计算主要是基于器官水平的辐射剂量估算,考虑到器官内的放射性活度的不均匀性以及SPECTPET显像的已经可以提供药物在体素水平的分布情况,MIRD提出以3mm或者6mm的立方体为体素单位,应用蒙特卡罗计算方法计算不同放射性核素P-32Sr-89Y-90T-99mI-131等)在体素单位内单位活度(MBq)对自身体素以及周围不同距离的体素的辐射剂量。S因子定义为,在均匀的组织媒介中,每单位的放射性活度衰变产生的靶体素平均辐射吸收剂量。在评估辐射剂量时,某体素的吸收剂量首先考虑其作为辐射源对自身体素的辐射剂量,再累积作为靶体素周围辐射体素源对其的辐射剂量,最后进行时间积分,可以得到该体素的累积辐射剂量。通过体素单位的应用,可以求得组织、器官放射性核素不均匀分布时的不同部位的辐射剂量。4和表5分别为 6mm 3mm 体素的P-32吸收剂量计算的S因子15

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假设1MBqP-326mm3的体素内,能量没有溢出,其S因子为0.537mGy/MBq/sec,即1.933Gy/MBq/hour,假设完全衰变按时间积分计算,****生952Gy的辐射吸收剂量。

作为3mm的体素,0.027g组织,P-32对源体素的S因子为1.65 mGy/MBq/sec,即5.94Gy/MBq/hour,假设P-32在体素内完全衰变且不发生迁移,则产生2925Gy的辐射剂量;最临近体素的辐射剂量S因子为0.232 mGy/MBq/sec,即0.83Gy/MBq/hour,则完全衰变在最临近的体素内产生411Gy的辐射剂量,和源体素相隔1个体素的体素组织辐射剂量S因子为0.00678mGy/MBq/sec,即0.024Gy/MBq/hour,源体素完全衰变对其的辐射剂量为12Gy

作为6mm的体素P-320.216g组织,射线对源体素的自吸收的S因子为0.319 mGy/MBq/sec,即1.14Gy/MBq/hour,完全衰变可以产生565Gy的辐射剂量;最临近体素的S因子为0.0253 mGy/MBq/sec,即0.09mGy/MBq/hour,源体素完全衰变对其产生44Gy的辐射剂量;和源体素相隔1个体素的体素组织辐射剂量S因子为5.56E-6mGy/MBq/sec,即1.99E-5Gy/MBq/hour,源体素完全衰变对其的辐射剂量为0.01Gy

蒙卡计算通常为假设为一个点源进行模拟计算,和实际放射性核素药物散在分布有一定差距,但还是可以清楚的反映出P-32辐射剂量分布的空间变化情况,随距离增大迅速降低。连续的33mm体素的吸收剂量分别为292544112Gy,第1个体素为P-32源体素,假设完全衰变。连续的36mm体素的吸收剂量分别为565440.01Gy

2010-1-5 21:37:28
rabbiteen





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第一次发帖子,手生,整了一堆代码,看得人眼花,抱歉。
一直在琢磨内辐射剂量问题。
愿意和大家探讨。
Shichangbei@sina.com
2010-3-13 10:00:56
zhaoyuangoo





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谢谢分享···受用·~·
2010-3-25 9:12:08
yhnuclear





副主任医生

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rabbiteen:
第一次发帖子,手生,整了一堆代码,看得人眼花,抱歉。
一直在琢磨内辐射剂量问题。
愿意和大家探讨。
Shichangbei@sina.com

杨辉
2010-3-25 9:25:18
chmarka





副主任医生

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学习了!有用。

辐射剂量计算比较复杂,要好好学习才能搞懂点。

2010-3-26 11:11:27
宁小妹





主任医生

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chmarka:

学习了!有用。

辐射剂量计算比较复杂,要好好学习才能搞懂点。

sp
2010-3-28 10:05:38
yongxing





实习医生

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GE公司最近给我们介绍的Dosimetrix工具能够自动计算辐射内照射剂量。但是,没有详细资料。
2010-3-30 19:07:09
宁小妹





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GE公司?
2010-3-31 12:10:08
yhnuclear





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若真如此,内照射治疗将会更规范

杨辉
2011-6-4 11:22:26
张建平





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辐射吸收剂量的计算(MIRD法):

1,计算各靶器官及剩余组织的时间-ID%曲线。各靶器官的时间-ID%曲线可通过PET或者是SPECT在不同时间对注射有某种放射性药物的人的各靶器官的ID%得到。当然PET和SPECT的数据要进行各种校正。

2,积分拟合后的各时间-%ID曲线到无穷大时间,得到衰变数或者是滞留时间。

3,将衰变数输入OLINDA/EXM软件或者是滞留时间输入MIRDOSE系列软件,即可计算出各器官吸收剂量及有效剂量。

当然整个过程还有一些细节需要注意。

可看参考文献:Whole-Body Biodistribution and Radiation Dosimetry of the Human Cannabinoid Type-1 Receptor Ligand 18F-MK-9470 in Healthy Subjects


 
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