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論文

Overview of computational mouse models

Mohammadi, A.*; 木名瀬 栄; Safavi-Naeini, M.*

Computational Anatomical Animal Models; Methodological Developments and Research Applications, p.3_1 - 3_27, 2018/12

The review summarizes the history of development of the computational models during the last 24 years with some provision about what to expect in the near future for their application in preclinical research, radiation dosimetry calculations and imaging physics research. Around 26 computational mouse models have been constructed for various researches in ionizing and nonionizing radiation dosimetry, preclinical imaging including multimodality imaging and instrumentation, image processing and analysis. The approach of using the computational mouse models and simulation tools are very useful comparing the experimental approach using physical phantoms or real mice due to high cost and complexity of organizing an experimental research.

論文

体格の異なる成人日本人ボクセルファントムの構築と外部光子照射に対する臓器線量評価への適用

佐藤 薫; 高橋 史明

保健物理, 52(4), p.247 - 258, 2017/12

放射線防護における重要な指標となる臓器線量は、人体モデルとして標準コーカサス人体格の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。一方、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、成人日本人の体格は幅広い分布を持つため、今回新たにJM-103及びJF-103の胸囲、腹囲、臀囲を成人日本人平均値に対して標準偏差のステップで変化させることで、各性について8種類の体格のファントム(男性: DJM、女性: DJF)を構築した。これらのファントムを用いた放射線挙動計算により、光子外部被ばくに対する臓器線量を解析した。この解析により、0.3MeV光子のISO照射条件について、日本人の約9割が含まれると想定される体格を模擬したファントムによる臓器線量は、RCP-AM及びRCP-AFによる結果と$$pm$$10%の範囲で一致すること等を明らかにした。

論文

WAZA-ARI; CT撮影における患者の被ばく線量評価システム

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*

RIST News, (58), p.25 - 32, 2015/01

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)、4才児(UFF4)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。WAZA-ARIでは、これらの臓器線量データベースの中から、撮影条件に応じた適切なデータが選択されて線量計算に利用される。試用版の公開以後、WAZA-ARIのホームページへのアクセス件数は月当たり概ね1000件を超えており、2014年9月末において28421件に達した。現在、試用版のWAZA-ARIの線量評価機能を拡張した本格運用版である、WAZA-ARI version 2の開発が進められており、2014年度中の公開を目指している。WAZA-ARI version 2では、利用者は自身で計算した線量データを登録し、国内での線量分布と比較する機能も追加されている。

論文

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

 被引用回数:31 パーセンタイル:7.94(Environmental Sciences)

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、0.98$$times$$0.98$$times$$1mm$$^{3}$$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:0.98$$times$$0.98$$times$$10mm$$^{3}$$)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。

論文

Present state of internal dosimetry for radiation protection in Japan

水下 誠一

Proceedings of the KARP Autumn Meeting KARP-JHPS Joint Symposium on Internal Dosimetry, p.31 - 36, 2001/11

韓国で開催される韓国放射線防護学会及び日本保健物理学会の合同シンポジウム“The KARP-JHPS Joit Symposium on Internal Dosimetry"に参加して、「日本の放射線防護における内部被ばく測定評価の現状」と題する発表を行う。発表では、ICRPの内部被ばくの測定評価にかかわる勧告の体系を説明するとともに、これまでの日本における内部被ばく測定評価,及び2001年の法令改正における新たな内部被ばく測定評価方法について解説する。また、新しい内部被ばく測定評価方法の確立の必要性と、関連するICRPの動き及び原研のボクセルファントムの研究の状況を発表し議論する。

論文

数学ファントムと放射線防護への適用

山口 恭弘

Radioisotopes, 47(11), p.844 - 854, 1998/11

放射線防護、医療等の分野では、放射線被ばくによる人体への影響を評価するために、人体を数値演算が可能なようにモデル化した数学ファントムが用いられている。今日使用されている数学ファントムは、人体の形状を数式で表した数式ファントムとCTやMRI画像を基に直方体(ボクセル)の集合体で表現したボクセルファントムに大別できる。本稿では、数学ファントムの基本的特徴と約30年にわたる変遷、数学ファントムの適用例等を紹介する。

口頭

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。

口頭

平均的成人日本人ファントムを用いた臓器線量の男女間比較

真辺 健太郎; 佐藤 薫; 高橋 史明

no journal, , 

ICRP2007年勧告に基づく実効線量は、男女間で平均した等価線量により評価される。一方、放射線事故、医療行為等による被ばく線量評価においては、可能な限り個々の被ばく状況を反映することが求められる。ここで、男女間には、性に固有な臓器の存在や、臓器の質量及び体内位置(身体的特性)に差があるため、これらの違いが線量評価に及ぼす影響を明らかにしておくことは有用である。本研究では、成人日本人の平均的な体格・臓器質量を備えた男女のファントム(男性: JM-103、女性: JF-103)を用いて評価した光子及び電子の比吸収割合(SAF)データ、並びにICRPの最新の放射性核種データ及び体内動態モデルを用いて放射性核種の摂取による組織・臓器の吸収線量(臓器線量)を評価し、男女間で比較した。その結果、同じ被ばく条件下で、組織・臓器によっては、身体的特性の違いにより男女間で臓器線量に数10%の差が生じることが明らかになった。

口頭

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$$pm$$10%の範囲で一致すること等を明らかとした。

口頭

ボクセルファントムの臓器S値評価

木名瀬 栄

no journal, , 

本研究では、福島事故初期時に土壌中などで検出されたI-131やTe-132などの放射性核種について、原子力機構で開発した内部被ばく臓器S値評価コードを用いて、マウス, カエル, ヒトのボクセルファントムの臓器S値を評価するとともに、今後の放射線防護体系における環境防護に関する動植物の内部被ばく線量評価法を検討した。マウス, カエル, ヒトのボクセルファントムの臓器S値は、固有の値となり、臓器重量に依存する傾向を示す。マウスやカエルのようなヒト以外の生物の線量は、ヒトと同様なツールであるボクセルファントムを用いて評価し、比較可能な生物効果のエンドポイントを明示した、生物に適切な放射線荷重係数の設定・適用が必要と考えられる。

口頭

Forward calculations with isotropic DS02 fluences and adult male and female phantoms

遠藤 章

no journal, , 

原爆被爆者の健康影響調査に用いる線量推定は、2002年に完成した線量推定システムDS02によって行われている。DS02は、1980年代に開発された3種類の年齢群に対する数式ファントムを使い計算された臓器線量データ、爆心地からの距離、家屋等による遮蔽状況に基づき、個人の線量を計算する。今日では、人体の形状をより忠実に再現できるボクセルタイプ, ポリゴンメッシュタイプのファントムが開発されており、これらのファントムを利用することで、原爆被爆者の線量推定値の改善が期待されている。本発表では、成人の数式ファントムやボクセルファントムを用いて計算した臓器ごとの線量を分析し、ボクセルファントムを用いた臓器線量データの導入が、原爆被爆者の線量推定に与える影響について報告する。

口頭

ボクセルファントムを用いた任意体格患者のCT診断に伴う臓器線量解析

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CT診断による患者被ばく線量の計算を目的として、原子力機構が放射線医学総合研究所(量子科学技術研究開発機構: QST)等との共同研究の下で開発したwebシステムWAZA-ARIv2がQSTの公開サーバーで運用されている。WAZA-ARIv2では、日本人平均身長を有するBMIが18, 22, 28, 37相当の成人男女ファントムの臓器線量データに基づいた評価が可能である。今回、我々は、任意体格の成人患者の線量計算に対してもWAZA-ARIv2を適用できるように機能を拡張するため、開発した体格変形ファントムのボクセルの高さ及び水平方向の長さを調整することで、成人日本人の約99%が含まれる体格範囲(男性: 153-187cm及び41-89kg、女性: 140-170cm及び33-73kg)を模擬し、この範囲の体格変化が臓器線量に及ぼす影響を解析した。その結果、全身撮影条件で男性の肺線量は、身長の変動に関係なく$$pm$$4%以内となる一方、体重が40kgから90kgに増加した場合の減少率は36-47%であった。同様の傾向は甲状腺でもあり、体重変化に伴う皮下軟組織厚の変化が線量に対して大きな影響因子になることがわかった。

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