指甲EPR剂量重建优化的拟合研究

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随着核与辐射利用的增加,人员暴露在电离辐射的几率越来越大,当事故发生时,如何快速高效的进行剂量估算并完成放射病分型、分度是放射医学领域乃至核应急领域的重要研究问题。但是当辐射事故意外发生时,大多没有个人剂量计可以提供准确的照射剂量,此时,便可以利用事故中的物理或是生物材料进行回顾性剂量重建来估算出当时的事故剂量,为临床提供数据支持。电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)技术可以根据人体的生物材料(如牙釉质、指甲等)中因电离辐射所产生的自由基浓度来估算出受照剂量。在EPR剂量回顾性研究中建立剂量回归曲线是剂量估算中重要的前提条件也是至关重要的环节,常见方法如谱减法。为了利用指甲建立剂量回归曲线,帮助临床进行放射病分型分度提供依据,本文利用C++以Qt为框架编程实现谱减法,简化谱减法流程,并对其完成可视化,便于用户进行交互式操作。同时提出了一种新的剂量回归曲线建立方法—拟合法(水处理后),此方法将谱线视为本底信号与辐射信号的线型叠加,分别以高斯函数的一次微分函数为基础对本底信号与辐射信号进行非线性最小二乘(Levenberg-Marquardt)拟合,得到模拟结果后对各个受照剂量再依次进行线性拟合,从而得出拟合后的剂量曲线与相应的参数(曲线方程,决定系数R2,拟合误差SEP)。同时利用Qt对拟合法也进行可视化编程方便用户进行界面处理,使得拟合更加简洁高效且容易操作。结果显示:谱减法剂量回归曲线决定系数大于0.9,拟合误差在1 Gy左右,并且程序化后明显提高效率;拟合法剂量回归曲线决定系数大于0.9,拟合误差在0.7 Gy左右;同一批样品拟合法要比谱减法剂量回归效果要好。本文将谱减法程序化,并利用面积替代峰峰值,减少了由于线宽所带来的误差,同时程序化大大缩短了谱图数据处理的时间,以图形界面取而代之,用户只要选中所要建立曲线的数据集,便能轻松实现回归曲线的建立。同时提出一种精度更高的拟合法并将此方法程序化界面化,提高了用户建立剂量回归的效率。
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