一種基于CT數(shù)據(jù)的內(nèi)照射HPGe探測器探測效率確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于CT數(shù)據(jù)的內(nèi)照射HPGe探測器探測效率確定方法，針對一款HPGe探測器，基于不同能量伽馬射線全能峰探測效率測量數(shù)據(jù)，采用蒙特卡羅粒子輸運數(shù)值計算，調(diào)整探測器靈敏區(qū)的幾何參數(shù)，獲得探測器靈敏區(qū)的幾何參數(shù)；采用蒙特卡羅粒子輸運數(shù)值計算，求解探測器表面不同能量伽馬射線在不同離散區(qū)域、不同離散角度相空間上對應(yīng)的微分探測效率分布；基于待測人體的CT醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，建立人體解剖結(jié)構(gòu)特征的體素模型和感興趣器官或區(qū)域的體素模型，感興趣器官或區(qū)域作為源區(qū)；由指數(shù)衰減公式，求解源區(qū)體素到探測器表面面積元的直穿伽馬射線份額，利用建立的微分探測效率分布數(shù)據(jù)，通過多重積分獲得針對源區(qū)的探測器全能峰探測效率。
【專利說明】-種基于CT數(shù)據(jù)的內(nèi)照射HPGe探測器探測效率確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輻射測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于CT數(shù)據(jù)的內(nèi)照射HPGe探測器探測 效率確定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 對經(jīng)由呼吸道沉積在人體肺中的放射性核素進行定量測量，評估人體放射性核素 的攝入量和內(nèi)照射劑量，保障涉核崗位操作人員的人身安全和身體健康至關(guān)重要。對涉核 崗位的工作人員采用體外HPGe探測器對甲狀腺或肺部進行定量測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對探測 器的源峰探測效率進行準(zhǔn)確地刻度。目前采用參考人或通用體模的效率刻度方法精度低， 因為人體組織的非均勻性以及不同個體之間差異較大，造成刻度曲線的差異。另外，針對每 一位待測個體，基于真實人體精細(xì)的數(shù)字模型，采用蒙特卡洛方法計算探測效率曲線不能 滿足臨床應(yīng)用時間（分鐘量級）要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于CT數(shù)據(jù)的內(nèi)照射 HPGe探測器探測效率確定方法，基于真實人體精細(xì)的數(shù)字模型，獲得的探測效率曲線精度 高，而時間花費在秒量級，滿足臨床實時檢測的要求。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種基于CT數(shù)據(jù)的內(nèi)照射HPGe探測器探測效率確定方 法，采用如下步驟實現(xiàn) ：
[0005] (1)針對一款HPGe鍺探測器，采用三個或三個以上的不同能量伽馬射線全能峰 探測效率測量數(shù)據(jù)，利用蒙特卡羅粒子輸運數(shù)值計算，調(diào)整探測器晶體的死層厚度，冷指大 小，以及晶體與探頭前表面的距離幾何參數(shù)L1，獲得該款高純鍺探測器探測效率計算值與 實驗測量值之間的偏差符合要求所對應(yīng)的HPGe探測器幾何參數(shù)；
[0006] (2)結(jié)合步驟⑴獲得的HPGe探測器幾何尺寸，采用蒙特卡羅粒子輸運數(shù)值計算， 求解不同能量伽馬射線在HPGe探測器表面不同離散區(qū)域、不同離散角度上入射所對應(yīng)的 微分探測效率分布，并建立能量相關(guān)微分探測效率數(shù)據(jù)庫；經(jīng)過步驟（1)和步驟（2)建立表 征該款HPGe探測器探測性能數(shù)據(jù)庫；
[0007] (3)針對放射性核素體外檢測個體，由待測個體的CT醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，利用臨床醫(yī) 學(xué)影像診斷領(lǐng)域廣泛使用的CT值與物理密度之間的轉(zhuǎn)換方案以及CT值到元素質(zhì)量百分 比之間的轉(zhuǎn)換方案，建立反映人體解剖結(jié)構(gòu)特征的體素模型和感興趣器官或區(qū)域的體素模 型，感興趣器官或區(qū)域的體素模型在步驟（4)中作為均勻源區(qū)空間使用；
[0008] (4)由指數(shù)衰減公式和伽馬射線與介質(zhì)相互作用微觀總截面，求解伽馬射線由步 驟（3)建立的源區(qū)空間體素，在步驟（3)建立的人體體素模型空間內(nèi)輸運，到達(dá)HPGe探測 器表面面積元的直穿伽馬射線份額利用步驟（2)建立的微分探測效率分布數(shù) 據(jù)/在步驟（3)建立的體素體?？臻g上，通過多重積分求得HPGe探測器最終全 能峰探測效率，積分公式為：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于CT數(shù)據(jù)的內(nèi)照射HPGe探測器探測效率確定方法，其特征在于采用如下步 驟實現(xiàn)： (1) 針對一款HPGe探測器，采用三個或三個以上的不同能量伽馬射線全能峰探測效率 測量數(shù)據(jù)，利用蒙特卡羅粒子輸運數(shù)值計算，調(diào)整探測器晶體的死層厚度，冷指大小，以及 晶體與探頭前表面的距離幾何參數(shù)，獲得該款HPGe探測器探測效率計算值與實驗測量值 之間的偏差符合要求所對應(yīng)的HPGe探測器幾何參數(shù)； (2) 結(jié)合步驟（1)獲得的HPGe探測器幾何尺寸，采用蒙特卡羅粒子輸運數(shù)值計算，求解 不同能量伽馬射線在HPGe探測器表面不同離散區(qū)域、不同離散角度上入射所對應(yīng)的微分 探測效率分布，并建立能量相關(guān)微分探測效率數(shù)據(jù)庫；經(jīng)過步驟（1)和步驟（2)建立表征該 款HPGe探測器探測性能數(shù)據(jù)庫； (3) 針對放射性核素體外檢測個體，由待測個體的CT數(shù)據(jù)，利用臨床醫(yī)學(xué)影像診斷領(lǐng) 域廣泛使用的CT值與物理密度之間的轉(zhuǎn)換方案以及CT值到元素質(zhì)量百分比之間的轉(zhuǎn)換方 案，建立反映人體解剖結(jié)構(gòu)特征的體素模型和感興趣器官或區(qū)域的體素模型，感興趣器官 或區(qū)域的體素模型在步驟（4)中作為均勻源區(qū)空間使用； (4) 由指數(shù)衰減公式和伽馬射線與介質(zhì)相互作用微觀總截面，求解伽馬射線由步驟 (3)建立的源區(qū)體素，在步驟（3)建立的人體體素模型空間內(nèi)輸運，到達(dá)HPGe探測器表 面面積元的直穿伽馬射線份利用步驟（2)建立的微分探測效率分布數(shù)據(jù) 在步驟（3)建立的體素體?？臻g上，通過多重積分求得HPGe探測器的最終全 能峰探測效率，積分公式為：
其中，V為源區(qū)，e為伽馬光子能量，《為極角，，為方位角。
【文檔編號】G01T1/24GK104267425SQ201410549657
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】陳朝斌, 曹瑞芬, 裴曦, 胡麗琴, 吳宜燦 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院