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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。

報告書

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。

論文

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

 被引用回数:4 パーセンタイル:43.49(Environmental Sciences)

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。

論文

Conversion from tooth enamel dose to organ doses for the electron spin resonance dosimetry

高橋 史明; 山口 恭弘; 岩崎 みどり*; 宮澤 忠蔵*; 浜田 達二*; 斎藤 公明

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(9), p.964 - 971, 2002/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.75(Nuclear Science & Technology)

光子外部被ばくに対するESR線量計測法によるレトロスペクティブな個人線量評価手法の確立を目的として、歯エナメル質から臓器線量への換算に関して解析した。歯エナメル質の線量は、MIRD型ファントムを用いたモンテカルロ計算により解析した。頭部物理ファントムに埋め込まれたTLDを用いた測定により、計算結果を検証した。エナメル質線量の入射光子に対するエネルギー及び方向依存性は、他の臓器線量のものと比較した。物理ファントムのCT画像を基にしたvoxelファントムを用いて、頭部構造がエナメル質線量の値に与える影響を調査した。散乱線を考慮に入れた仮想的な場における外部被ばくについて、MIRD型ファントムにより得られたデータを用いて、エナメル質線量から骨領域の線量への換算について解析した。その結果、歯エナメル質を用いたESR線量計測法による精度のよい個人線量推定は、人体に入射する光子のエネルギー分布に関する情報を必要とすることがわかった。

論文

Relations between tooth enamel dose and organ doses for the Electron Spin Resonance dosimetry against external photon exposure

高橋 史明; 山口 恭弘; 岩崎 みどり*; 宮澤 忠蔵*; 浜田 達二*

Radiation Protection Dosimetry, 95(2), p.101 - 108, 2001/09

 被引用回数:26 パーセンタイル:11.74(Environmental Sciences)

光子外部被ばくに対して、歯エナメル質を用いたESR線量計測法による臓器線量及び実効線量の推定を可能とする技術を確立するため、エナメル質における線量の解析を行った。エナメル質への吸収線量及び臓器線量は、EGS4コード及び新たに歯が定義された数学人体模型を用いたモンテカルロ計算により得られた。計算により、いくつかの光子外部被ばくの条件におけるエナメル質の線量と臓器線量または実効線量との間の定量関係が明らかとなった。また、エナメル質の線量の入射光子エネルギーに対する依存性は、ほかの臓器線量及び実効線量よりも大きいことが明らかとなった。得られたデータは、歯を用いたESR線量計測法により過去の放射線被ばくにおける個人線量を推定する際に有益なものとなる。

論文

Fluence to effective dose conversion coefficients for electrons from 1MeV to 100GeV

津田 修一; 遠藤 章; 山口 恭弘; 佐藤 理*

KEK Proceedings 2000-20, p.40 - 47, 2000/12

MIRD型数学人体模型と、電磁カスケード・モンテカルロコードEGS4を用いて、1MeVから100GeVまでの電子に対する、臓器線量及び実効線量換算係数を計算した。照射条件は前方、後方、側方、回転及び等方とし、入射電子の単位フルエンスあたりの臓器線量と実効線量を計算して、ほかのデータと比較、検討を行った。今回評価した光核反応の線量への影響を考慮に入れた、電子の換算係数に関する一連の研究のまとめを報告する。

論文

Calculation of effective dose conversion coefficients for electrons

津田 修一; 遠藤 章; 山口 恭弘; 佐藤 理*

Proceedings of 10th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-10) (CD-ROM), 6 Pages, 2000/05

高エネルギー加速器施設の建設、利用に伴い、高エネルギー放射線に対する防護が重要となってきている。陽子、中性子等の線量換算係数については、幾つかのグループによって計算されているが、高エネルギー電子については、FLUKAコードを用いた、Ferrariらの計算に限られている。本研究では、MIRD型数学人体模型及び電磁カスケード計算コードEGS4を用いて、1MeVから100GeVまでの電子に対する単位フルエンスあたりの実効線量及び臓器線量を与える換算係数を、ICRP74に示された種々の入射条件について計算した。また、10MeV以上のエネルギー領域において線量に寄与すると考えられる、光核反応について評価し、Ferrariらの結果との比較を行った。

論文

Calculation of effective dose conversion coefficients for electrons from 1MeV to 100GeV

津田 修一; 遠藤 章; 山口 恭弘; 佐藤 理*

KEK Proceedings 99-15, p.91 - 97, 1999/10

MIRD型数学人体模型及び電磁カスケードモンテカルロコードEGS4を用いて、10MeV$$sim$$10GeVの電子に対する臓器線量及び実効線量換算係数を計算した。単色の電子が人体の前方、後方、側方等から平行ビームで入射する場合のフルエンスあたりの臓器線量及び実効線量を計算した。計算結果をFLUKA,MCNP等のほかの計算コードを用いて計算された値と比較したところ、本計算結果は、対象としたエネルギー範囲において、いずれの計算値とも良く一致した。この計算手法を用い、今後、種々のエネルギー領域、照射ジオメトリーについて、臓器線量及び実効線量換算係数の整備を進める。

報告書

DEEP code to calculate dose equivalents in human phantom for external photon exposure by Monte Carlo method

山口 恭弘

JAERI-M 90-235, 69 Pages, 1991/01

JAERI-M-90-235.pdf:1.75MB

本報告書は、光子外部被爆に対する臓器線量及び実効線量当量をモンテカルロ法を用いて計算する計算コードDEEPに関し述べるものである。DEEPコードは、人体内外における光子の輸送現象をシミュレーションするために、モンテカルロ放射線輸送コードMORSE-CGが組み込まれている。計算コードは、人体形状模型を対象とし、この模型は形状が全て数式によって表現されている。人体形状模型は、使用者がその性別(男性、女性及び中性)を指定できるようになっている。また、人体形状模型上には復数の個人線量計を着用させることができ、それらの位置及び大きさを指定することができる。本報告書には、線量計算、人体形状模型、計算コードに関する記述の外に、計算コードの使用法及び例題も含まれている。

論文

Calculation of organ doses from environmental gamma rays using human phantoms and Monte Carlo methods, part I; Monoenergetic sources and natural radionuclides in the ground

斎藤 公明; N.Petoussi*; Zankl, M.*; R.Veit*; P.Jacob*; G.Drexler*

GSF-2-90, 119 Pages, 1990/01

環境$$gamma$$線の人体への影響を評価する際、人体臓器が受ける線量に関する知識が必要である。典型的な被ばく条件下で環境$$gamma$$線から受ける臓器線量を、人体ファントムとモンテカルロ法を利用して計算した。環境中線源として(1)空中一様分布線源、(2)地表面一様分布線源、(3)地中一様分布線源の3種類を考えた。本研究の特徴として、環境$$gamma$$線場の性質を詳細に考慮したこと、並びに、年令による体格の差の影響を調べたことが挙げられる。得られた臓器線量及び実効線量当量は、空気カーマと線源強度で規格化し、表と図で表わした。このデータは、環境中での$$gamma$$線被ばくからの臓器線量の標準的値として用いられることが期待される。

論文

ガンマ線線量当量

西 健雄

日本原子力学会誌, 21(9), p.705 - 709, 1979/00

ガンマ線線量当量の概要,放射線防護の各分野で用いられているガンマ線の線量当量の考え方とその実例等について、下記の項目に分けて解説した。(1)ICRPに示されている線量当量の概要について (2)照射線量,吸収線量および線量当量との関係について (3)深部線量(百分率)と臓器線量について (4)作業環境の管理,被曝線量の管理等放射線防護の各分野で用いられているガンマ線線量当量の考え方とその実例について これらのまとめとして、現状では外部被曝における評価目的量を人体内最大吸収線量とすることが適当であることを示した。

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$$sigma$$, +2$$sigma$$, +5$$sigma$$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-16$$sim$$13%、水平方向については-10$$sim$$5%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。

口頭

様々な$$gamma$$線入射ジオメトリにおける電子式個人線量計の指示値と臓器線量の関係

辻村 憲雄; 星 勝也; 百瀬 琢麿

no journal, , 

外部放射線被ばくの防護においては、体表面に付けた個人線量計で実測した実用量をもって実効線量などの防護量の代替とする管理が一般に行われる。しかしながら、事故時の線量評価や疫学調査においては、その線量計の指示値を臓器線量に関連付けて解釈するなどの必要がある。そこで、福島第一原子力発電所事故の際に構内で使用されていたものと同じ型式の電子式個人線量計について、人体形状ファントム上での$$gamma$$線に対する応答特性を調べ、指示値と臓器線量の関係を調べたので報告する。

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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