核素治疗是一种治疗疾病的有效方法,利用放射性核素衰变产生的短射程粒子杀伤靶区内的恶性细胞,而对正常组织或器官的损伤较小。本文针对核素治疗中缺乏有效的剂量监测方法的现状,提出一种利用核素切伦科夫光成像对核素治疗中的辐射剂量进行监测的方法。利用Geant4构建水体模型、甲状腺模型对核素治疗中切伦科夫光子数与剂量之间的关系进行研究,进一步构建胸部体素模型研究乳腺癌核素治疗时的切伦科夫光成像,并探索利用量子点材料来提升核素切伦科夫光的成像质量。主要有以下研究内容:(1)利用Geant4构建水体模型和甲状腺模型对核素产生的切伦科夫光子数与剂量之间的关联关系进行研究。基于水体模型的计算结果表明,核素在不同分布情况下产生的切伦科夫光子数与剂量有着相同的分布规律,且两者之间有着明确的定量关系;在甲状腺模型中光子数与剂量也存在着相同的分布规律。(2)构建胸部体素模型对乳腺癌核素治疗进行切伦科夫光成像研究。结果表明随着肿瘤深度的增加切伦科夫光成像质量下降明显,且光子的探测效率呈指数下降趋势;多肿瘤切伦科夫光成像表明肿瘤内核素活度之比与切伦科夫光光强之比具有一定的关系,且切伦科夫光成像对不规则形状肿瘤核素治疗时具有很好的分辨能力。(3)利用CdSe/ZnS和CdTe/CdS量子点较大的斯托克斯位移特性,将核素产生的切伦科夫光子的波长“红移”,增强切伦科夫光在生物组织中的穿透能力,提升核素生物组织切伦科夫光成像质量。实验发现不同类型和不同发射波峰的量子点对切伦科夫光的增强效果均有一个最佳的浓度值,对于发射波峰为580 nm和660 nm的CdSe/ZnS量子点的最佳浓度值分别为0.1mg/ml、0.25 mg/ml,对于发射波峰为580 nm和620 nm的CdTe/CdS量子点的最佳浓度值分别为0.1 mg/ml、0.75 mg/ml。相同核素活度下发射波峰较长的量子点对切伦科夫光的增强效果要优于发射波峰较短的量子点。