次世代ポリゴン人体ファントムを用いた線量評価技術の開発

Developments toward radiation dose assessment using next generation polygon human phantoms

古田 琢哉   ; 佐藤 薫   ; 高橋 史明  

Furuta, Takuya; Sato, Kaoru; Takahashi, Fumiaki

モンテカルロ放射線輸送計算による線量評価研究では、ボクセル形式の人体ファントムが利用されてきた。しかし近年、薄い膜組織や小さな臓器の表現により優れているポリゴン形式の人体ファントムの開発が進んでいる。国際放射線防護委員会(ICRP)でもポリゴンファントムを標準モデルとして採用することが想定されており、今後の線量評価研究ではポリゴン人体ファントムが主流になると予想される。そこで、ポリゴンの一種である四面体メッシュ体系を取り扱う機能を放射線輸送計算コードPHITSに導入した。この導入に際し、輸送計算アルゴリズムを工夫することで、ボクセル形式の同程度の精密さを持つ人体ファントムを用いた輸送計算に比べて、計算時間を1/4に短縮することに成功した。また、日本人ボクセルファントムを基に独自のポリゴン人体ファントムの開発を進め、作成手順を確立した。平成30年度末の完成版の公開を目指している。

Voxel-based computational human phantoms have been used for radiation dose assessment with Monte Carlo radiation transport simulation codes. However, development of polygon-based computation humans becomes popular due to advantages on description of thin layer tissues and small organs. International Commission on Radiological Protection (ICRP) also announced to adopt polygon human phantoms as the reference phantoms. We therefore introduced a function to treat tetrahedral-mesh geometry, a type of polygon geometry, into Particle and Heavy Ion Transport code Systems (PHITS). Along this implementation, we also developed an efficient transport algorithm with tetrahedral-mesh geometry, which allows to reduce the computational time to 1/4 of the voxel-mesh calculation using the same precision computational human phantom. We also started a development of new polygon-based human phantoms based on Japanese voxel phantoms. The complete version will be published hopefully next year.