《Applied Radiation and Isotopes》：Development of a Mesh-type model for Canis familiaris and Monte Carlo simulations of radiation dosimetry parameters
编辑推荐：
犬辐射剂量评估的网格模型构建与蒙特卡洛模拟研究，采用兽医影像数据和3D建模技术建立高精度犬网格模型，结合PHITS软件进行0.01-15 MeV能量光子与电子的吸收分数和特定吸收分数计算，揭示器官质量、空间位置对剂量分布的影响，为兽医医学和生态辐射防护提供新工具。
徐文星|薛慧媛|严开金|高汉|郭家豪|王新杰|郑明旭|潘一华|胡立星|倪杰|涂宇|秦松兵|孙亮
苏州大学附属第一医院放射肿瘤科，辐射医学与防护国家重点实验室，江苏高等教育机构放射医学协同创新中心，中国苏州215123
摘要
随着电离辐射在动物诊断、治疗实践和环境科学中的广泛应用，辐射对生态系统和非人类物种的潜在影响逐渐成为全球关注的重点。狗是人类疾病研究中的重要动物模型，准确的剂量评估对于评估辐射对特定器官和组织的影响至关重要。为了在保持真实解剖结构的同时实现高效的剂量计算，结合蒙特卡洛方法的网格模型为复杂的解剖结构提供了一种新的解决方案。在本研究中，利用兽医影像数据和3D建模技术构建了高精度的家犬网格模型。通过使用粒子与重离子传输代码系统（PHITS）进行蒙特卡洛模拟，计算了能量范围为0.01–15 MeV的单能光子和电子的吸收分数和特定吸收分数，从而建立了家犬的剂量数据库。结果表明，自吸收分数随能量增加而减小，而器官质量显著影响特定吸收分数，其中睾丸的吸收分数最高，而肌肉和骨骼等大组织的吸收分数最低。这种网格模型在解剖学准确性和灵活性方面克服了传统体素和简化模型的局限性。总体而言，这些发现为兽医医学和环境保护提供了可靠的辐射剂量评估工具，并支持了非人类物种辐射风险评估框架的进展。
部分摘录
引言
核能领域的全球进步以及电离辐射在医疗、工业和农业领域的广泛应用，使得辐射对生态系统和非人类物种的影响成为一个关键的关注领域。为了满足环境保护和辐射安全方面的新国际要求和趋势，国际放射防护委员会（ICRP）强调需要评估动植物的辐射暴露风险，以确保生态系统的安全
动物选择
本研究中涉及的医学实验动物伦理要求遵循了《实验动物管理条例》和中华人民共和国标准化管理局制定的国家标准GB14295-2023《实验动物—环境与饲养设施》。选择了一只10公斤的成年雄性CH-Dog作为模型构建对象。尽管比格犬因其在放射生物学和毒理学研究中的广泛应用而被公认为标准模型
CH-Dog计算网格模型的建立
构建的CH-Dog网格模型如图2所示。CH-Dog的体积约为9.87×103 cm3，重量为9.99公斤。每个器官的质量是通过将ICRP出版物110中的器官密度乘以其体积得到的（Menzel等人，2009年）。
为了评估计算剂量参数的一致性，本研究将构建的CH-Dog网格模型中特定器官/组织的吸收分数（AF）和特定吸收分数（SAF）与UF混合犬模型中的参数进行了比较
CH-Dog的网格模型
随着实验动物计算模型的不断发展，使用适当的模体结合蒙特卡洛技术来模拟粒子传输已成为估算三维剂量分布和计算剂量参数的常用方法。在之前的研究中，研究人员开发了许多用于估算物理剂量的犬类体素模型。例如，Laura等人开发了一个UF雌性混合犬类体素模型
结论
本研究首次开发了适用于辐射剂量评估的家犬网格模型，并将其与蒙特卡洛模拟软件集成以估算剂量参数。基于本研究开发的网格模型，计算了不同源-靶器官组合下电子和光子的吸收分数（AF）和特定吸收分数（SAF）。该研究系统地评估了物种特异性解剖结构、器官质量、相对空间位置和建模方法的影响
CRediT作者贡献声明
孙亮：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、资金筹集、概念构思。薛慧媛：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法学设计、数据分析、形式分析。秦松兵：资源支持。徐文星：撰写 – 初稿撰写、方法学设计、数据管理、概念构思。严开金：撰写 – 审稿与编辑、验证、软件开发。郭家豪：可视化处理、软件开发、数据分析。高汉：可视化处理、数据分析。
未引用的参考文献
Higley等人，2021年；ICRP出版物114；ICRP出版物153；Kai等人，2020年；Pentreath等人，2014年；国际放射防护委员会的2007年建议；Ulanovsky等人；Valentin和ICRP，2003年。
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号：12575340和U2267220）、苏州基础研究项目（SJC2023001）、江苏省高校辐射损伤与治疗重点实验室以及江苏省高等教育机构优先学术发展计划（PAPD）的支持。
