Variation of internal doses caused by differences in physical characteristics between the average Japanese and the ICRP's reference man which is based on the standard data of Caucasians in the dosimetric methodology in conformity to the 2007 Recommendations

真辺 健太郎; 佐藤 薫; 高橋 史明

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(5), p.656 - 664, 2022/05

https://doi.org/10.1080/00223131.2021.1997663

内部被ばく線量は、評価対象の体格特性に依存することが知られている。標準的コーカソイドの体格特性に基づく人体モデルを用いて評価された国際放射線防護委員会(ICRP)の線量係数を日本人に適用するにあたっては、コーカソイドと日本人の体格特性の違いによる線量係数の変動幅について把握しておくことが重要である。本研究では、平均的成人日本人モデルに基づく既存の比吸収割合データ(SAF)に対しICRP 2007年勧告に完全に準拠した最新の線量評価手法に合致するよう追加計算を伴う修正を行うとともに、平均的な日本人体格特性を反映した実効線量係数を評価し、ICRPの線量係数と比較した。その結果、8割程度の摂取条件については差違が10%以内となった。ただし、一部の摂取条件では、臓器質量の違いや胸腔周辺の皮下脂肪量の違いにより、40%程度変動することが確認された。本研究により得られた知見は、ICRPの線量係数を異なる体格特性を持つ集団に適用する際に有用である。なお、本研究で整備した日本人SAFの電子ファイルは付録として公開される。

Japanese population dose from natural radiation

大森 康孝*; 細田 正洋*; 高橋 史明; 真田 哲也*; 平尾 茂一*; 小野 孝二*; 古川 雅英*

Journal of Radiological Protection, 40(3), p.R99 - R140, 2020/09

https://doi.org/10.1088/1361-6498/ab73b1

国連原子放射線の影響に関する科学委員会(UNSCEAR)及び原子力安全研究協会では、宇宙線,地殻放射線,ラドン吸入,食物摂取等の自然放射線源による年間線量を報告している。本研究では、主要な自然放射線源からの国内の放射線量を最新の知見に基づいてレビューした。宇宙線による年間線量は、0.29mSvと評価され、地殻放射線に起因する外部被ばくによる年間線量平均値は、放射線医学総合研究所が進めた全国調査のデータより0.33mSvと評価された。また、日本分析センターでは、屋内,屋外及び職場でのラドン濃度を統一された測定方法により調査した。この調査に基づいて、現在の線量換算係数を使用した場合、ラドンの吸入による年間線量は0.50mSvと推定された。トロンからの年間実効線量は、UNSCEARによって0.09mSvと報告されており、ラドンとトロンの吸入による年間線量は0.59mSvとなった。また、日本分析センターによる食品の大規模調査により、食事摂取による主要放射性核種からの年間線量は0.99mSvと評価されている。以上より、日本人の自然放射線による全年間線量は2.2mSvと評価され、世界平均値2.4mSvに近い値となった。

平均的成人日本人女性ファントムを用いた光子及び電子比吸収割合の評価

真辺 健太郎; 佐藤 薫; 高橋 史明

JAEA-Data/Code 2016-013, 48 Pages, 2016/12

JAEA-Data-Code-2016-013.pdf:1.3MB
JAEA-Data-Code-2016-013-appendix(CD-ROM).zip:0.47MB

国際放射線防護委員会ICRPは、2007年勧告において、コーカソイドの身体的特性を備えた男女別のボクセルファントムに基づく等価線量の男女平均値に組織加重係数を適用し、実効線量を評価することとした。内部被ばくに対する線量評価で必須の比吸収割合SAFは、その算出に使用するファントムの体重や臓器質量に依存する。したがって、今後ICRPが公開する2007年勧告対応の線量係数(放射性核種1Bq摂取あたりの預託実効線量)は、コーカソイドの身体的特性が反映されたSAFに基づき評価され、かつ男女平均されたものとなる。一方、成人日本人は成人コーカソイドに比べて小柄であり、臓器質量の特徴も異なる。ICRPの線量係数を日本人の放射線防護の目的に利用するにあたり、人種による身体的特性の違いが線量係数に及ぼす影響について把握することは重要である。本研究では、平均的成人日本人女性ファントムJF-103を汎用放射線輸送計算コードMCNPX2.6.0に組み込み、67個の線源領域と42個の標的臓器の組合せについて、10keVから10MeVの範囲の25種類の単色光子及び電子に対するSAFを計算した。本報告書のデータと、先に公開した平均的成人日本人男性ファントムJM-103の光子及び電子SAFデータを用いることにより、光子及び電子以外の放射線を放出しない放射性核種の摂取に対し、成人日本人の平均的な特性を反映させた性別毎及び性平均の線量係数を算出するためのSAFデータが整備された。

Numerical analysis of organ doses delivered during computed tomography examinations using Japanese adult phantoms with the WAZA-ARI dosimetry system

高橋 史明; 佐藤 薫; 遠藤 章; 小野 孝二*; 伴 信彦*; 長谷川 隆幸*; 勝沼 泰*; 吉武 貴康*; 甲斐 倫明*

Health Physics, 109(2), p.104 - 112, 2015/08

https://doi.org/10.1097/HP.0000000000000299

日本国内でのCT検査による患者の臓器線量を正確に評価するため、CT線量評価システムWAZA-ARIの開発を進めている。WAZA-ARIの線量計算では、成人日本人のボクセルファントム及び放射線輸送計算コードPHITSを用いた数値解析で整備した臓器線量データを利用する。このデータの解析を進めるため、CT装置内の寝台における線量分布等の測定結果に基づき、各種装置でのX線放出特性をPHITSで数値的に模擬する技術を開発した。典型的な撮影条件について、PHITSと日本人ボクセルファントムを用いた解析結果より臓器線量を計算し、既に利用されている他のCT線量評価システムによる結果と比較した。その結果、日本人ボクセルファントムを用いた解析で得た線量データを利用した場合、数学人体模型に基づく線量データを利用した他のシステムよりも、人体形状を適切に考慮して臓器線量を導出できることが検証された。また、欧米人の体格に基づくボクセルファントムによる計算結果や日本人体型を模擬した物理モデルを用いた実測結果と比較した。これらの比較検証により、本研究で開発した数値解析法で得られる臓器線量データは、日本人の体格特性を考慮したシステムWAZA-ARIに十分適用できることを確認した。

Japanese adult male voxel phantom constructed on the basis of CT images

佐藤 薫; 野口 宏; 江本 豊*; 古賀 佑彦*; 斎藤 公明

Radiation Protection Dosimetry, 123(3), p.337 - 344, 2007/02

https://doi.org/10.1093/rpd/ncl101

健康な日本人成人男性ボランティアのCT画像を利用して精密全身ボクセルファントム(以下、JMファントム)を開発した。JMファントムの特徴について、以前に原研で開発したボクセルMIRDファントム及び日本人成人男性ボクセルファントムとの比較を行った。JMファントムのボクセルサイズは、0.980.981mmであり、線量評価にとって重要な臓器の形状等が精密に再現されている。また、JMファントムの臓器形状は、原研において以前開発した日本人成人ボクセルファントム(ボクセルサイズ:0.980.9810mm)と比較して、甲状腺や胃等の小さな、あるいは複雑な形状の臓器についてもリアリスティックに再現されていることを確認した。さらに、JMファントムの脳,腎臓,脾臓,膵臓,甲状腺及び膀胱における光子の自己吸収割合を評価し、他のファントムと比較した。その結果、臓器の重量,形状及び厚さは、光子の自己吸収割合の重要な決定要因の一つになることが示唆された。

PHITS及び成人日本人ファントムを用いたCT診断からの臓器線量評価

佐藤 薫; 高橋 史明; 遠藤 章; 小野 孝二*; 長谷川 隆幸*; 勝沼 泰*; 吉武 貴康*; 伴 信彦*; 甲斐 倫明*

no journal, , 

原子力機構では、国内でのCT診断時の患者の被ばく管理の向上に資するため、大分県立看護科学大学等との共同研究によりWAZA-ARIの開発を進め、2012年12月にその試用版を公開した。試用版のWAZA-ARIには、平均的成人日本人男性(JM-103)及び女性(JF-103)ファントムと放射線輸送計算コードPHITSを組み合わせて計算した臓器線量データベースが格納されている。その後、WAZA-ARIの本格運用に向けた機能拡張として、体型の違いをより考慮した線量評価ができるよう、成人日本人の体型に関する統計データに基づいてJM-103及びJF-103の胸囲、腹囲、臀囲等の周囲長を変化させたファントムを作成し、CT診断による臓器線量の解析を行った。その結果、同じ撮影条件の場合、管電流当たりの臓器線量は体型が大柄な場合に低くなる等、体型と臓器線量の間の相関関係を明らかにした。

CT撮影による被ばく線量評価WebシステムWAZA-ARI v2の開発とその利用

古場 裕介*; 仲田 佳広*; 松本 真之介*; 赤羽 恵一*; 小野 孝二*; 佐藤 薫; 高橋 史明; 遠藤 章; 島田 義也*; 甲斐 倫明*

no journal, , 

CT撮影は有益な診断法である一方で、撮影に伴う被ばく線量が比較的高い。そのため、被ばく線量の実態の把握に加えて、特に若年層の患者に対する過剰な被ばくを防止することが課題となっている。そのため、原子力機構では、大分県立看護科学大学、放射線医学総合研究所との共同研究において、CT撮影による患者被ばく線量評価システムWAZA-ARIの機能拡張版であるWAZA-ARI v2を開発し、平成27年1月より本格的な運用を開始した。WAZA-ARIv2では、利用者がブラウザ経由の簡単な操作により入力した患者情報(性別、年齢: 0才, 1才, 5才, 10才, 15才, 成人, 肥満度: 小柄, 平均, 大柄, 特大柄)に基づいて、患者体型を詳細に考慮した被ばく線量が正確に計算される。またWAZA-ARIv2では、利用者の協力のもとで撮影条件や被ばく線量を登録・データベース化する機能が付与されている。今回の本格運用開始により、利用者は国内全体の被ばく線量分布と自身が登録した線量を比較することが可能になることから、WAZA-ARIv2はCT撮影時の患者被ばく線量の管理・最適化に大きく寄与すると期待される。本発表では、新たに開発したWAZA-ARIv2のシステムの特徴及び将来の運用計画について報告する。

CT診断に伴う臓器線量の年齢別・体型別の線量評価; WebシステムWAZA-ARIの開発

小野 孝二*; 古場 裕介*; 松本 真之介*; 仲田 佳広*; 奥田 保男*; 赤羽 恵一*; 佐藤 薫; 高橋 史明; 吉武 貴康*; 長谷川 隆幸*; et al.

no journal, , 

医療において、CT撮影は有益な診断方法として利用されている。その一方で、撮影に伴って生じる被ばく線量は患者の体型に依存して変化する。したがって、CT撮影による被ばく線量を正確に評価するためには、個々の患者体型の違いを考慮することが必要となる。そこで、原子力機構では、大分県立看護科学大学、放射線医学総合研究所との共同研究において、CT撮影による被ばく線量評価システムWAZA-ARIの機能拡張版であるWAZA-ARIv2を開発し、平成27年1月より本格運用を開始した。WAZA-ARIv2では、利用者が入力した患者の性別、年齢(0才, 1才, 5才, 10才, 15才, 成人)、肥満度(小柄, 平均, 大柄, 特大柄)等の情報に基づいて、患者の体型を詳細に考慮した被ばく線量評価が可能である。今後、さらにWAZA-ARIv2の機能拡張を進め、低管電圧条件や80列以上のマルチスライスCT装置を用いた撮影時の被ばく線量評価についても可能にする計画である。本発表では、体型の違いを詳細に考慮して患者の被ばく線量を評価することが可能なWAZA-ARIv2のシステム及び将来計画ついて報告する。

様々な体格を持つ成人日本人ファントムを用いた臓器線量評価

佐藤 薫; 高橋 史明

no journal, , 

放射線防護における線量評価の基礎となる臓器線量は、標準コーカサス人の体格を持つICRPレファレンスファントム(男性: RCP-AM、女性: RCP-AF)を用いて導出する。成人では、日本人の体格はコーカサス人よりも小さいため、これまでに成人日本人の平均的な体格を持つファントムJM-103(男性)及びJF-103(女性)を構築し、これらをPHITSと組み合わせた線量計算により、体格差が線量の変動に与える影響を解析してきた。一方、成人日本人の体格も幅広い分布を持つため、今回新たにJM-103及びJF-103の胴体周囲長(胸囲、腹囲、臀囲等)を成人日本人平均値に対して標準偏差単位で変化するように修正することで8種類の体格の男女のファントムを新たに構築した。この構築した体格の異なる成人日本人ファントムを用いて、RCP-AMやRCP-AFに基づき導出される光子外部被ばくに対する臓器線量を日本人の線量評価に適用した場合の影響を解析した。この解析により、0.3MeV光子のISO照射及び0.6MeV光子のROT照射条件について、多くの日本人が含まれると想定される胴体の周囲長を持つ体格を模擬したファントムによる結腸の線量の計算結果は、RCP-AM及びRCP-AFによる結果と10%の範囲で一致すること等を明らかとした。

ボクセルファントムを用いたCT診断に伴う臓器線量への体格影響解析

佐藤 薫; 高橋 史明; 古場 裕介*; 小野 孝二*; 吉武 貴康*; 長谷川 隆幸*; 勝沼 泰*; 笠原 哲治*; 奥田 保男*; 仲田 佳広*; et al.

no journal, , 

国内での医療機関におけるCT診断による患者の被ばく線量計算での適用を目的として、原子力機構が放射線医学総合研究所(現:量子科学技術研究開発機構)等との共同研究の下で開発したシステムWAZA-ARIv2が2015年1月以降、量子科学技術研究開発機構の公開サーバーで運用されている。WAZA-ARIv2では、成人については平均的体格に加えて、胸囲, 腹囲, 臀囲の平均値に対して-2, +2, +5の変動を持たせた3つの体格の被ばく線量計算が可能である。一方、同じ成人でも身長は分布を持つため、発表者が開発した体格変形ファントムのボクセルサイズを高さ方向については-1613%、水平方向については-105%増減させることで、身長を150, 160, 170, 180, 190cmにBMIを18, 22, 28, 37に調整し、CT診断に伴う臓器線量を解析した。その結果、肺及び唾液腺の線量は身長の増加に伴って減少した。また、BMIの増加に伴う肺線量の減少率は、唾液腺線量の減少率よりも大きかった。以上の結果は、唾液腺が位置する頭部の皮下軟組織厚は、肺が位置する胸部よりも薄く、CT装置からの放出X線に対する遮蔽効果が小さいことが原因である。