人体辐射剂量计算技术是基于计算机建模、人体数字模型、蒙特卡洛模拟得到人体全身剂量分布的技术，被广泛应用于职业照射相关的事故剂量重建、作业剂量预测等工作中，是辐射防护的关键底层技术。该技术不但能获取全身剂量分布结果(包括内部器官剂量)，而且能在事前或事后进行前瞻性和回顾性剂量评价。当前受限于传统体素型数字模型的几何特性，人体模型固定于直立姿态而无法发生变形，只能开展3D静态人体辐射剂量计算，且人体姿态对受照剂量的影响也无法考虑。从实验数据来看，3D模式下有效剂量可低估超50%，器官剂量甚至可低估一个数量级。如何高保真复现人体姿态、实现4D模式剂量计算已成为国际上高度关注的前沿问题。
4D人体辐射剂量计算技术中的模型变形效果及现场实验
该研究得到了中核集团英才项目的支持，项目基于最新一代可变形人体面元数字模型，结合微分同胚映射、云计算等前沿理论，成功突破了动作捕捉引导的人体模型同步变形、面元模型高速计算、蒙特卡洛云计算等关键技术难题，最终建立了4D人体辐射剂量计算技术及相应软硬件系统样机。测试实验表明，新技术的有效剂量计算偏差<15%，器官剂量计算偏差<30%，人体姿态刷新间隔<1秒，计算技术的准确性、可靠性较3D模式大幅提升。目前，该研究成果已在某核设施、山西白求恩医院等单位开展应用实验，结果表明，新技术在复杂场景剂量重建、放疗剂量计算等实际场景具有显著优势和潜力。
下一步，研究团队将利用GPU并行加速、深度神经网络预测等前沿技术，进一步提升4D剂量计算速度与精度，实现人体辐射剂量的就地、实时计算，为提升核设施运维、中子场作业、医学介入治疗等场景下的人员精准辐射防护提供关键创新技术。
