Directional vector-based quick evaluation method for protective plate effects in X-ray fluoroscopy (DQPEX)

方向ベクトルに基づくX線透視撮影における防護版影響の迅速評価法

檜作 響子*; 藤淵 俊王*; Han, D.*; 荒川 弘之*; 古田 琢哉   

Hizukuri, Kyoko*; Fujibuchi, Toshio*; Han, D.*; Arakawa, Hiroyuki*; Furuta, Takuya

X線透視業務に携わる医療従事者の放射線防護対策一つとして放射線防護板の使用があり、効率的な防護板による遮蔽を検討するためのシミュレーションツールの開発が求められている。モンテカルロシミュレーションはX線とX線室内に存在する様々な物質との相互作用を非常に精度良く計算できる一方で、計算時間がかかり過ぎるという欠点があるため、放射線防護板の影響を短時間で見積もる目的に、事前計算された方向ベクトルを用いて短時間に線量分布を計算する簡易線量分布計算法を新たに開発した。まず、放射線防護板が存在しない状態でのX線室内の線量分布をモンテカルロシミュレーションコードPHITSを用いて計算し、X線室内をグリッドに分割した線量分布と各位置における方向ベクトル分布を取得する。開発した簡易線量分布計算法では、グリッド位置における線量はその位置での方向ベクトルの指し示す方向からの放射線により全て付与されるものと仮定し、方向ベクトルを逆方向にトレースした方向に放射線防護板が存在する場合には、そのグリッド位置での線量値は防護板による遮蔽効果を受けるものとして線量分布を計算する。この手法を用いることで、効率的な防護板の配置を検討する上で十分な精度を保ちつつ、PHITSで全計算を実行するのに比べて、計算時間を1/6000に短縮することに成功した。

One of the radiation protection measures for medical personnel engaged in X-ray fluoroscopy is the use of radiation-protective plates and a simulation tool to evaluate effect of the plates is desired. Monte Carlo simulation has an advantage of being able to accurately calculate the interaction between radiations and various objects present in the X-ray room. However, Monte Carlo simulation has a disadvantage of being computationally time-consuming. Therefore, we developed a new simplified method to calculate the dose distribution in a short time with the presence of protective plates using pre-computed directional vectors (SCV). Using the Monte Carlo code PHITS, we simulated the ambient dose equivalent distribution the X-ray fluoroscopy room without the presence of protective plates. Assuming the dose at each voxel was all contributed from radiations in the direction indicated by the directional vector, the shielding effect of the protective plates for the dose at the voxel was determined whether the line toward backtrace of the directional vector has a intersect with the protective plate or not. With SCV, the computational time for the whole dose distribution with the presence of a protective plate was reduced approximately 1/6000 of the full PHITS simulation keeping the good accuracy to evaluate the effect of the plate.