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古田 琢哉
ANS RPSD 2018; 20th Topical Meeting of the Radiation Protection and Shielding Division of ANS (CD-ROM), 5 Pages, 2018/08
PHITSの最新バージョンには四面体メッシュ体系を取り扱う機能が導入されている。この体系は四面体を構成ユニットとし、三角形の面を繋ぎ合わせることで複雑体系を構築するポリゴン体系の一種である。四面体メッシュ体系はTetGen等のメッシュ生成ソフトウェアで、ポリゴン体系データを変換することで作成できる。これに加えて、線量分布等の計算結果を三次元可視化ソフトウェアのParaViewで読み込むため、必要な形式に出力する機能をPHITSに導入した。また、上述のTetGenは体系データをParaView形式に変換する機能も有している。以上の機能を組み合わせて使用することで、ポリゴンデータからTetGenで四面体メッシュに変換し、PHITSによる輸送計算を行い、結果をParaViewで体系と共に表示して三次元解析を行うという一連の動作が可能になった。
古田 琢哉
no journal, ,
従来のモンテカルロ輸送計算コードPHITSでは、平面や球面などの単純な面の組み合わせで、三次元体系の構築を行う必要があり、複雑な三次元体系を組み上げることが非常に困難であった。一方、CADに代表されるインタラクティブに操作することで複雑な三次元体系を容易に構築できる便利なツールがいくつか開発されており、これらのツールの利用を可能にする機能のPHITSへの実装がユーザーから要望として多く寄せられている。そこで、ポリゴン体系の一種である四面体メッシュ体系を利用できる機能をPHITSに導入した。四面体メッシュ体系は最もシンプルでありながら自由な複雑体系を構築するのに十分な柔軟性を備えており、形式変換をすることでCAD等のソフトウェアを利用した三次元体系の設計も可能である。さらに本機能の導入に際し、初期段階で四面体メッシュ体系に対する分岐マップを準備し、輸送計算の計算時間を短縮する工夫を加えた。これにより同数のメッシュ数であれば、ボクセルメッシュと同程度の計算時間で四面体メッシュ体系の輸送計算が可能となった。
古田 琢哉
no journal, ,
従来のモンテカルロ輸送計算コードPHITSでは、平面や球面などの単純な面の組み合わせで、三次元体系の構築を行う必要があり、複雑な三次元体系を組み上げることが非常に困難であった。一般的なポリゴン形状を使用できる機能のPHITSへの導入については、ユーザーからも多くの要望が寄せられていた。そこで、ポリゴン体系の一種である四面体メッシュ体系を利用できる機能をPHITSに導入した。四面体メッシュ体系は最もシンプルでありながら自由な複雑体系を構築するのに十分な柔軟性を備えており、形式変換をすることでその他のポリゴンデータとも互換性がある。さらに本機能の導入に際し、輸送計算の計算時間を短縮する手法を開発した。これにより同数のメッシュ数であれば、計算負荷が最も小さいボクセルメッシュと同程度の計算時間で四面体メッシュ体系の輸送計算が可能となった。
佐藤 薫; 古田 琢哉; 高橋 史明
no journal, ,
原子力機構では、日本人の体格特性を考慮した線量解析での活用を目的として、平均的成人日本人ボクセルファントム(男性: JM-103、女性: JF-103)及びその体格変形シリーズを構築した。一方、ボクセルファントムの構築は長い時間を必要とし、体格及び臓器の変形も困難であるため、異なる姿勢等の様々な条件下での線量計算に用いることは実用的でない。そこで、多様な作業姿勢等を考慮した線量評価の実現に向けて、JM-103及びJF-103をベースとして、ポリゴンにより人体形状を表現する男性(JPM)及び女性(JPF)の成人ポリゴンファントムの構築を進めている。JPM及びJPFの構築においては、最初にJM-103及びJF-103の臓器表面を抽出した臓器ポリゴンを平滑化処理した。続いて、臓器ポリゴンの質量・形状・配置を調整し、多層化ポリゴンで表現された全身ファントムのモデル化に成功した。JPM又はJPFの臓器質量と日本人平均値との差は5%以内であり、JM-103又はJF-103における差(
10%)と比較して小さかった。今後、JPM及びJPFについては、四肢稼働機能を組み込み、多様な作業姿勢を考慮した被ばく線量計算のために利用する計画である。
佐藤 薫; 古田 琢哉; 高橋 史明
no journal, ,
原子力機構では、日本人体格特性を考慮した線量解析での活用を目的として、成人日本人ポリゴンファントム(男性: JPM、女性: JPF)の開発を進めており、その全体概要を令和元年12月の第2回日本放射線安全管理学会・日本保健物理学会合同大会において報告した。その後、JPM及びJPFの姿勢変化機能の高度化や臓器質量等の日本人平均化等の改良を進めた。姿勢変化機能の高度化では、四肢の筋肉とリンパ節をそれぞれ12領域,8領域に細区分した後、肩,肘,手首,大腿部,膝,足首の6関節に動点を設定した。この際、ボーン機能を用いて、関節の回転角度に応じて各細区分領域がポリゴン交差を回避しつつ適切に変形するように連携させた。これにより、姿勢変化後のJPM及びJPFのデータを、四面体要素化処理や放射線輸送計算へ直接適用することを可能にした。また、臓器質量等については、解剖学的データに基づく画像処理により日本人平均値に調整した。以上により、JPM及びJPFを利用することで、多様な作業姿勢を考慮し、日本人の体格特性を反映した線量評価が可能になった。当日の発表では、JPM及びJPFの改良の他、姿勢変化による臓器線量の計算結果も報告する。
西山 成哲*; 川村 淳; 梅田 浩司*; 後藤 翠; 丹羽 正和
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火山・火成活動の技術的課題のうちマグマの影響範囲の検討に関しては、特に岩脈の発達に関する調査事例を蓄積していくことが重要であるが、現存の火山体下に伏在している火道および岩脈の分布を把握することは現実的に困難である。一方で、火山の山体の裾野の広がりは、実際の岩脈の分布範囲を反映していると考えられている。日浦ほか(2021)は、GISソフトウェアを用いた火山体の地形解析により火山体の標高ごとの形状,面積,重心などの地形パラメータを計測することにより、火山体下の岩脈の分布範囲の推定やその火山の活動履歴を追える可能性を見出した。西山ほか(2021)では、日浦ほか(2021)の手法からエキスパートジャッジとなる要素をなくした重心の算出手法を提案し、火山の放射状岩脈のモデル化を図った。しかし、得られた重心分布が火道と放射状岩脈のどちらの影響によるものかが区別できておらず、火道の安定性を評価できない状態である。本研究では、等高線の形状に注目し、岩脈分布のモデル化および火道の安定性評価に向けた検討を行った。西山ほか(2021)の解析により得られるデータに加え、各標高の等高線分布のうち最大距離となる長軸を引き、その方位データを集計した。また、等高線で囲われた等高線ポリゴンの面積データを用いた計算を実施し、各火山の地形パラメータとして算出した。具体的には、各標高の最大面積の等高線ポリゴンに対するその他の等高線ポリゴンの面積の比、およびその等高線ポリゴンの面積の値をそれぞれ平均したものを各火山で算出し、その算出結果による火山のグループ分けを試みた。解析の結果、火山体の等高線の長軸方位は、各火山で方位がある程度集中する結果が得られた。重心同士を結んだ線の方位と整合的な火山も多く見られ、それらは火山周辺の主応力の方向とおおよそ合致する結果となった。岩脈は一般に最大圧縮軸の方向に進展する特徴があるとされていることから、地形解析結果はこれと整合的であると言える。一方で、整合的でない火山もあるが、噴出率が比較的低い火山であることが多い。等高線ポリゴンの面積を用いた各火山の地形パラメータは、高橋(1994)で分類されている火道安定型と火道不安定型の火山とに区別可能なことを示唆する結果となった。このことは活動履歴が詳らかになっていない火山においても、地形解析により火道の安定性を評価が可能となることが期待されるものである。
佐藤 薫; 古田 琢哉
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被ばく線量やリスクの遡及的な評価が要求される放射線事故や医療被ばく等における線量評価では、被ばく形態や線源条件以外にも個人の体格や臓器形状の違いを可能な限り考慮する必要がある。そこで、発表者らは、これまでに整備した成人日本人男性ポリゴンファントム(JPM)の体格及び臓器形状を変形させる機能を構築することで、JPMを個人に対する被ばく線量やリスクの遡及的な評価へ適用可能にするための研究を進めている。今回、新たに構築した変形機能では、(1)解剖学的構造を考慮して体内臓器を複数の臓器で構成されるユニットに分割し、(2)ラティス法に基づく画像処理を用いてユニット単位で変形させ、(3)変形した各ユニットを結合させることで統合モデルを作成し、(4)モーフ法による画像処理を統合モデルに適用することで臓器の連続的な形状変化を再現した。以上の4段階のプロセスを用いることでポリゴン交差等を回避しつつJPMを変形することが可能となった。変形後のJPMは、四面体要素化処理や放射線輸送計算へ直接適用可能であることを確認した。