【摘要】：核與輻射突發(fā)事件可能造成大量人員受到過量照射,在事故現(xiàn)場快速評估輻射劑量并篩檢出輻射傷員,是核應急醫(yī)學救援的重要內容,也是放射醫(yī)學領域急需解決的重要問題。電子順磁共振(Electron Paramagnetic Resonance,EPR)技術可特異性地檢測人體牙齒、指甲等生物樣品中由射線誘發(fā)的自由基濃度,已成為事故后生物劑量測量的重要方法之一,同時EPR技術還具有在核與輻射現(xiàn)場通過在體測量實現(xiàn)早期快速劑量分類診斷的潛力。常規(guī)的指甲EPR劑量測量方法為離體測量,該方法利用商品EPR譜儀,將指甲剪碎后置入石英樣品管在封閉的樣品腔中進行測量。離體測量必須要剪碎指甲,指甲在剪切時會產生較強的機械誘發(fā)信號(Mechanically-induced Signal,MIS),MIS會嚴重干擾輻射誘發(fā)信號(Radiation-induced Signal,RIS),從而影響劑量評估的準確性,所以指甲EPR劑量測量指標一直難以得到實際應用。如果能夠實現(xiàn)指甲在體EPR測量,則可以從根本上避免MIS的產生,改善指甲EPR劑量評估方法的準確性和可靠性。本工作利用實驗室自行研制的指甲在體EPR測量系統(tǒng),對未經(jīng)剪碎的完整指甲進行模擬在體測量,研究了指甲的本底信號(Background Signal,BKG),機械誘發(fā)信號與輻射誘發(fā)信號的特性,初步建立了指甲在體EPR測量的劑量評估方法和恢復個體指甲自身本底信號的方法,并探討了影響指甲在體測量準確性的因素及其校正方法。主要研究內容和結果如下:1、對指甲在體EPR測量系統(tǒng)的性能評估。利用DPPH標準樣品,評價了指甲在體EPR測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并使用具有穩(wěn)定EPR信號的Mn~(2+)/CaO作為內置標準樣品,有效降低了系統(tǒng)狀態(tài)波動產生的測量誤差,進一步提高了系統(tǒng)測量的準確性。制定了規(guī)范的完整指甲樣品收集方法,利用未經(jīng)剪碎的完整指甲建立了模擬在體EPR測量方法,并通過多次重復測量評估了該方法的測量穩(wěn)定性,重復測量相對誤差約為6%。2、研究了指甲EPR信號的特性。未照射指甲的EPR信號包括本底信號和機械誘發(fā)信號,這兩者是影響指甲EPR劑量測量準確性與劑量下限的關鍵因素。本工作研究了機械誘發(fā)信號的產生特點及其與剪切方向的關系,不同方向剪切產生的MIS強度變化顯著,這導致了離體測量中MIS難以被準確地判斷和扣除。研究了指甲本底信號的人群分布規(guī)律及其信號強度與存儲環(huán)境的關系,結果表明指甲本底信號分布比較分散,且其強度會受環(huán)境濕度影響。3、研究了在體測量條件下指甲EPR信號的劑量學特性。利用未剪碎的完整指甲研究了指甲的輻射誘發(fā)信號的衰減特性及劑量響應特性,結果表明指甲中輻射誘發(fā)信號的衰減規(guī)律為指數(shù)衰減,其半衰期約為4.6天;在2-10 Gy的劑量范圍內指甲EPR信號與照射劑量呈線性響應規(guī)律。探討了通過水處理結合變溫的方法消除輻射誘發(fā)信號,從而恢復指甲自身本底信號的可行性。4、實際在體EPR測量實驗及其影響因素的分析與校正。在志愿者參與下開展了指甲實際在體EPR測量,通過制作手指和手臂固定裝置,降低了實際在體測量時的震動干擾,獲得了指甲本底信號的實際在體測量波譜;并通過完整指甲粘貼于手指的方法,獲得了指甲輻射誘發(fā)信號的實際在體測量波譜。由于人體生理活動的影響,實際在體測量的信噪比有所下降,但仍能滿足劑量分析的要求。利用傅立葉變換方法分析了在體測量EPR波譜的特點,并嘗試了用帶阻濾波方法消除人體生理活動產生的干擾信號;針對實際事故條件下受照人員的指甲長度可能差異較大的情況,初步探討了利用圖像數(shù)字處理進行樣品體積歸一化校正的方法,為進一步排除在體測量的干擾因素提供了思路。結論:利用目前建立的指甲在體EPR劑量測量方法,可以檢測到真實在體測量條件下指甲的EPR信號,該方法可以完全避免機械誘發(fā)信號的干擾;利用水處理結合變溫的方法有效地恢復了個體指甲樣品的自身本底信號,從而更客觀地獲得輻射誘發(fā)信號強度,避免了因指甲本底個體差異較大帶來的劑量估算誤差;本工作獲得的初步結果對于提高利用指甲在體測量方法進行早期劑量評估的可靠性和實用性方面將有實際意義。本研究結果表明,指甲在體EPR測量可能適用于事故后早期開展快速的劑量初篩,為進一步精確的劑量診斷提供參考。
【學位授予單位】：軍事科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R144.1
【圖文】：

第一章 指甲在體 EPR 測量原理和方法1.1 EPR 測量原理核外電子具有自旋特性且?guī)в胸撾姾�，自旋的電子會產當自旋的電子處于外加磁場 中時會產生能級分裂，高能 ，低能級為 = 12 ，能級差為 = ；若在與 為ν的微波，當微波頻率ν與外加磁場 之間的關系滿足公子會吸收微波能量躍遷到高能級，產生電子順磁共振吸 ν = （1）普朗克常量， 為電子的波爾磁子， 為外加磁場， 為電波譜分裂因子，反映了不同自由基的性質。

表 1.1 微波波段頻率范圍波段名 L C X K Q頻率范圍 1-2GHz 4-8GHz 8-12GHz 18-27GHz 30-50GHz指甲中的自由基濃度較低，在低頻波段可能探測靈敏度不足，綜合考慮技難度和實現(xiàn)的可行性，本研究擬采用 X 波段 EPR。一方面是該波段具有較探測靈敏度，同時離體指甲在X波段下的EPR測量以積累了大量的實驗數(shù)據(jù)譜線的分析具有重要的借鑒意義。1.2 指甲 EPR 信號1.2.1 指甲的生物學結構

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相關碩士學位論文 前1條

1 田燁;指甲劑量在體測量EPR方法研究[D];軍事科學院;2019年

本文編號：2721243