ボクセルファントムを用いたマウス及びヒトの中性子照射に対する臓器吸収線量の解析

Simulation analysis for organ doses of mouse and human upon neutron exposure by use of voxel phantoms

佐藤 大樹   ; 佐藤 薫   ; 高橋 史明  ; 遠藤 章   ; 宮原 信幸*; 辻 厚至*; 大町 康*

Satoh, Daiki; Sato, Kaoru; Takahashi, Fumiaki; Endo, Akira; Miyahara, Nobuyuki*; Tsuji, Atsushi*; Omachi, Yasushi*

ボクセルファントムと汎用放射線輸送コードPHITSを用いて、中性子照射におけるマウスとヒトの臓器吸収線量を解析した。本研究では既に8週齢のC3H/HeNrsマウスのボクセルファントムを開発しているが、今回はボクセルファントムの解像度を以前の約1000倍(ボクセルサイズ: 0.10.10.1mm)に向上させるとともに、9種類の実質臓器を新たにモデル化した。また、原子力機構が開発した日本人をモデルにした精密ボクセルファントムJMをPHITSコードに組み込み、単一エネルギー中性子に対する単位中性子フルエンスあたりの各臓器の吸収線量を計算した。マウスとヒトの臓器吸収線量及びそれに寄与した荷電粒子種ごとの付与エネルギー分布の解析から、同一条件の中性子照射について、同一臓器の吸収線量であっても、マウスに比べヒトの方が電子の相対的な寄与が大きいことを示した。これは、体型の大きなヒト体内において中性子がより減速されやすく、熱中性子捕獲反応の割合が増加したためである。臓器吸収線量及びそれに寄与する粒子の特徴を、マウスとヒトモデルについて臓器ごとに比較し報告する。

The present study intends to calculate the organ doses and analyze the characteristics of the radiation field inside the bodies of a mouse and human. The voxel phantom of mouse had already been developed for an 8-week-old CH/HeNs mouse in the previous work. We upgraded this phantom to improve the resolution (voxel size: 0.10.10.1 mm), and add the nine solid organs. The JM phantom is the voxel phantom of a Japanese adult male developed for the analysis of internal exposure from photons and electrons. We have converted the JM phantom to use in the dose calculation on external neutron exposure, and verified it through the calculation of the absorbed dose per unit neutron fluence at each organ for monoenergetic neutrons. The calculation results showed a good agreement with the reference values reported by ICRP. From the comparison between the organ doses of the mouse and human, it was found that the relativistic dose contribution of electron in the human body is greater than that in the mouse body. This is because the neutrons are moderated inside a large receptor such as the human body, and causes the thermal neutron capture reaction that generates ray and consequently electron.