动物照射实验是电离辐射生物效应研究的重要手段,相比较平均剂量而言,实验动物的器官剂量可为生物效应评价、剂量-效应关系研究提供更丰富的信息和依据。动物器官剂量难以采用物理方法直接测量。近年来,随着断层成像技术的发展,基于体素模型与蒙特卡罗技术的器官剂量模拟计算方法已日趋成熟,并已在辐射防护人体剂量学中得到了应用,而目前以生物效应评价为目的的动物器官剂量计算还处于起步阶段,缺乏体素模型及器官剂量评价数据。本文针对小鼠建立体素模型,采用蒙特卡罗技术获得了光子、中子外照射情况下小鼠的器官剂量转换系数,分析并总结了小鼠的器官剂量分布规律。主要研究结果及结论包括:1、采用Matlab7.0和Photoshop8.0图像处理软件软件对质量为28 g的雄性小鼠断层序列彩色解剖图片(418张)进行了图像配准、识别与分割,然后利用Visual C++与可视化工具包(VTK)编程对小鼠进行三维重建,建立了一个体素精度为0.2 mm×0.2 mm×0.2 mm、体素数量为9,424,000的小鼠体素模型,模型中含有14个关键器官或组织,分别为:皮肤、骨骼、眼睛、心脏、肺、肝、肾、肾上腺、胃、脾、胰腺、睾丸、膀胱、肌肉等。2、采用Matlab 7.0软件和蒙特卡罗程序MCNP混合编程,确定了小鼠体素模型中每个体素的空间几何位置和物理属性,并编写了小鼠体素模型的MCNP输入文件,使得小鼠体素模型可以与蒙特卡罗方法结合进行粒子输运模拟。3、针对蒙特卡罗程序MCNP,论文深入研究了基于体素模型的光子、中子外照射器官剂量计算方法,总结了不同光子、中子能量情况下物理模型及计数类型选择的规律,为获得准确的小鼠器官剂量提供了方法学基础。4、利用MCNP程序,分别模拟计算了五种照射几何条件(左侧向、右侧向、腹背向、背腹向、各向同性)下,光子能量为0.01MeV～10MeV共22个能量点、中子能量为10-9MeV～20MeV共37个能量点的小鼠器官剂量转换系数,并以表格的形式给出了计算结果及其不确定度。此套转换系数是小鼠剂量学的基础数据,在照射条件已知时,可以用来获得小鼠的器官剂量。5、深入分析讨论了照射几何条件、粒子能量、器官的位置、形状、大小及小鼠个体差异对小鼠器官剂量的影响,结果表明小鼠器官剂量在这些因素的影响下,光子外照射时同一个器官的器官剂量差异最高可达50%～60%,而中子外照射时差异最高可达100%～120%。6、构建了一个小鼠剂量学理论研究平台,利用该平台可以模拟计算光子、中子及其他粒子(如电子、质子)内外照射情况下的小鼠剂量学数据。