A Scalable and deformable stylized model of the adult human eye for radiation dose assessment

放射線線量評価に用いるサイズおよび変形が可能な大人の解析関数眼球モデル

El Basha, D.*; 古田 琢哉   ; Iyer, S. S. R.*; Bolch, W. E.*

El Basha, D.*; Furuta, Takuya; Iyer, S. S. R.*; Bolch, W. E.*

眼の水晶体に対する年間線量限度の推奨値の引き下げが国際放射線防護委員会より発表されて以降、眼の詳細構造に対する線量予測システムの構築に関心が高まっている。これを受けて線量評価に用いる詳細な数値眼球モデルがいくつか開発されたが、いずれのモデルも典型的な球形・通常サイズの正常視眼球モデルであった。そこで、サイズおよび形状の変更が可能で放射線被ばく及び眼疾患の放射線治療のシミュレーションに使用できる解析関数眼球モデルを開発した。この眼球モデルを利用したシミュレーションの一例として、前方照射条件での電子および光子の放射線輸送計算を実行し、入射エネルギーを変化させた場合の眼球内詳細構造に対する線量応答を調べた。前方照射条件のため、各構造の深さ位置が重要で、眼球サイズが大きい場合や近視のために眼球が扁長変形を持つ場合は、通常サイズの正視の場合に比べて各構造が深い位置にずれるため、エネルギー応答が少し高エネルギー側にシフトする傾向があることがわかった。

With recent changes in the recommended annual limit on eye lens exposures to ionizing radiation by International Commission on Radiological Protection, there is considerable interest in predictive computational dosimetry models of the human eye and its various ocular structures. Several computational eye models to date have been constructed for this purpose but they are typically constructed of nominal size and of a roughly spherical shape associated with the emmetropic eye. We therefore constructed a geometric eye model that is both scalable (allowing for changes in eye size) and deformable (allowing for changes in eye shape), and that is suitable for use in radiation transport studies of ocular exposures and radiation treatments of eye disease. As an example, electron and photon anterior-posterior radiation transport with the constructed eye model was conducted and analyzed resultant energy-dependent dose profiles. Due to anterior-posterior irradiation, the energy dose response was shifted to higher energy for a larger-size eye or an axially deformed eye in prolate shape because the structures were located in deeper depth compared to the normal eye.