Microdosimetric modeling of relative biological effectiveness for skin reactions; Possible linkage between in vitro and in vivo data

皮膚反応に対する生物学的効果比を評価するマイクロドジメトリモデル; 細胞実験と動物実験の関連性について

佐藤 達彦   ; 松谷 悠佑  ; 浜田 信行*

Sato, Tatsuhiko; Matsuya, Yusuke; Hamada, Nobuyuki*

放射線皮膚反応に対する生物学的効果比(RBE)の評価は、粒子線治療やホウ素中性子補足療法(BNCT)の治療計画、及びJCO事故のような中性子を含む緊急時被ばくや宇宙飛行士被ばくの放射線防護指針を決定する際、極めて重要となる。本研究では、マイクロドジメトリに基づく放射線皮膚反応に対するRBE評価モデルを開発し、そのモデルパラメータを過去数10年に渡って発表されてきた細胞実験や動物実験結果より決定した。その結果、細胞実験から推定したRBEは、動物実験から推定した値と比べて低い傾向にあることが分かった。また、開発したモデルを用いて様々な放射線被ばくに対する皮膚反応RBEの平均値及びその誤差範囲を計算した結果、20-30年前に国際放射線防護委員会(ICRP)や米国放射線審議会(NCRP)が評価した値は、最新の実験値とも整合性があることが明らかになった。本成果は、粒子線治療やBNCTの治療計画のみならず、放射線防護に用いる皮膚反応RBEの奨励値を決定する際にも有用となる。

The microdosimetric kinetic model, which was originally developed for estimating cell surviving fractions for various radiations, was improved to be capable of estimating the mean and uncertainty of RBE for skin reactions. The parameter used in the model was independently determined from in vitro measurements of dermal cell survival and in vivo measurements of skin reactions taken from 8 and 23 papers, respectively. Our model quantitatively revealed that RBE for skin reactions tend to be higher than that for dermal cell survival. RBE of various mono-energetic radiations calculated from this model confirmed that the past evaluations made by ICRP and NCRP a few decades ago are still supported by recent experimental data. Conclusions: Our model can play important roles not only in medical physics for avoiding unnecessary skin reactions in particle therapy and BNCT but also in radiation protection for future decision making of the recommended RBE values.