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論文

Application of voxel phantoms and Monte Carlo method to whole-body counter calibrations

木名瀬 栄; 高木 俊治*; 野口 宏; 斎藤 公明

Radiation Protection Dosimetry, 125(1-4), p.189 - 193, 2007/07

 被引用回数:14 パーセンタイル:25.06(Environmental Sciences)

全身カウンタの校正において、ボクセルファントムとモンテカルロ法を用いた数学的校正手法の適用を行った。ボクセルファントムとモンテカルロ法を用いた全身カウンタの数学的校正手法による結果は、実測による校正結果と良い一致を示し、その妥当性が確認された。

論文

Development of three kinds of tissue substitutes for a physical phantom in neutron dosimetry

津田 修一; 遠藤 章; 山口 恭弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 42(10), p.877 - 887, 2005/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.22(Nuclear Science & Technology)

中性子線量測定用物理ファントムに必要な3種類の組織等価材料を開発した。中性子による吸収線量分布について、人体の軟組織,肺及び骨組織と等価な特性を有するように、数種類の高分子樹脂を合成し、元素組成及び密度を調整した。実験的に本材料の特性評価を行うために、単色中性子源(0.565, 5, 14.2MeV)と$$^{252}$$Cf中性子源を用いて、材料内の吸収線量分布の測定・評価を行った。その結果、モンテカルロ放射線輸送計算コードMCNPによる計算結果は、測定した各材料内の吸収線量分布をよく再現することがわかった。同様の手法で0.1$$sim$$20MeVの中性子に対する本材料内の吸収線量分布のエネルギー特性を評価した結果、開発した各材料は一般的な速中性子場において、人体組織に等価な特性を有することがわかった。

論文

Measurement of neutron and $$gamma$$-ray absorbed doses inside human body in criticality accident situations using phantom and tissue-equivalent dosimeters

曽野 浩樹; 小嶋 拓治; 空増 昇*; 高橋 史明

JAERI-Conf 2005-007, p.315 - 320, 2005/08

個人線量計は、放射線事故時における人体への外部被ばくに関する重要な評価を与える。体内線量分布は、個人線量計測の結果から被ばく線量を推定する際に必要となるが、その大部分はコンピュータ解析による評価であり、その解析を検証するための実験データは、特に臨界事故状況下において、十分に供給されていないのが現状である。体内被ばく線量に係る実験データを取得するため、過渡臨界実験装置(TRACY)において、人体模型及び組織等価線量計を用い、臨界事故時線量計測に関する予備実験を行った。人体模型内部の中性子及び$$gamma$$線吸収線量は、アラニン線量計及びホウ酸リチウム線量計の組合せ使用により、良好に測定することができた。人体模型内外で測定された線量の放射線レベル及び分布は、空気中で測定された線量との比較により、妥当なものであると考えられる。

論文

Application of EGS4 code to evaluation of specific absorbed fractions and S values for internal dosimetry

木名瀬 栄

KEK Proceedings 2005-3, p.292 - 297, 2005/06

本研究では、電磁カスケードモンテカルロ計算コードEGS4, MIRD5型ファントム及び人体を正確に表現するボクセルファントムを用い、内部被ばく線量評価で必要になる比吸収割合(SAF)やS値を評価した。その結果、SAFやS値評価において、EGS4コードが有効であることを示した。また、SAFやS値は、臓器重量に大きく依存することや人体構造の相違に依存することを明らかにした。

論文

Examination for neutron dose assessment method from induced sodium-24 in human body in criticality accidents

高橋 史明; 遠藤 章; 山口 恭弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 42(4), p.378 - 383, 2005/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.22(Nuclear Science & Technology)

臨界事故時における体内生成Na-24量からの線量計測法に関して実験的な検証を行った。事故時の人体内におけるナトリウム生成を模擬するため、塩化ナトリウム水溶液を含む水ファントムを過渡臨界実験装置(TRACY)において照射した。モンテカルロ計算により、ファントムに生成するNa-24量及び線量値を検証した。既に、MCNP-4Bコードを用いて、幾つかの仮想的な事故体系における中性子スペクトルについて、生成するNa-24の比放射能値から線量への換算係数を解析していた。その中の1つのデータを用いて、測定された比放射能値から線量の推定を行った。この換算で得られた評価結果は、本研究における計算解析の結果と国際原子力機関(IAEA)が示す事故直後の線量測定において許容されている不確かさの範囲内で一致した。また、既に線量計で評価されている線量値とも非常に近い値を示した。これらの結果は、仮想的な体系で整備された換算係数データを生成Na-24量に基づく線量評価に十分適用できることを示している。

報告書

Calculation of age-dependent dose conversion coefficients for radionuclides uniformly distributed in air

Tran, V. H.; 佐藤 大樹; 高橋 史明; 津田 修一; 遠藤 章; 斎藤 公明; 山口 恭弘

JAERI-Tech 2004-079, 37 Pages, 2005/02

JAERI-Tech-2004-079.pdf:5.02MB

空気中に一様分布する光子放出核種からの外部被ばくに対し、年齢依存線量換算係数を計算した。6種類の年齢群の数学ファントム及びモンテカルロ放射線輸送コードMCNPを用いて、半無限の空気中線源からの照射による臓器及び組織線量を計算した。臓器線量は、10keVから5MeVまでの12種類の単一エネルギー線源に対して計算した。得られた臓器線量から各光子エネルギー及び年齢群に対する実効線量を算定し、これに基づき原子力施設の安全評価上重要とされる160核種に対する実効線量換算係数を計算した。換算係数は、単位濃度及び時間あたりの実効線量(Sv per Bq s m$$^{-3}$$)で与えた。

論文

Calibration of epithermal neutron beam intensity for dosimetry at JRR-4

山本 和喜; 熊田 博明; 岸 敏明; 鳥居 義也; 櫻井 良憲*; 古林 徹*

Proceedings of 11th World Congress on Neutron Capture Therapy (ISNCT-11) (CD-ROM), 15 Pages, 2004/10

JRR-4において熱外中性子を用いたホウ素中性子捕捉療法を実施するために、熱外中性子ビーム強度を$$^{197}$$Auの共鳴吸収ピーク(4.9eV)で放射化される反応率を用いて測定した。原子炉出力補正係数及び計算/実験(C/E)スケーリング係数は実際の照射実験とシミュレーションとを合わせるために不可欠である。初めに、最適な検出器位置はMCNPコードを用いて求めた。MCNP計算の結果はコリメータから20cm以上の距離に置いた時、コリメータに置かれた被照射体の影響は1%未満になることを示した。したがって、われわれは3つの金線モニターをセットするためのホルダーをコリメータから約70cm離れたビスマスブロックの近傍に設置した。2つのスケーリング係数はファントム内の熱中性子束と金線モニターの反応率を測定する較正実験において決定された。熱外中性子ビーム強度の較正技術は熱外中性子の医療照射に応用された。

論文

写実体ファントムを用いた脳表面の熱中性子束分布測定の再現性

山本 和喜; 熊田 博明; 山本 哲哉*; 松村 明*

日本原子力学会和文論文誌, 3(2), p.193 - 199, 2004/06

本研究は、忠実に頭の形を再現した写実体ファントムを用いた実験的手法による線量評価の可能性を調べることを目的とし、患者の写実体ファントムの製造及び実際の医療照射条件の再現について検討した。われわれはコンピューター断層撮影(CT)画像から写実体ファントムを製作するために、光造形技術を選択した。製作されたファントムは、当該患者の臨床照射と同じ条件下で照射され、脳表面上の熱中性子分布が詳細に測定された。写実体ファントムの製作において、材料及びデータ変換上の幾つかの課題について指摘した。写実体ファントムを使用して、医療照射を再現した結果、脳表面の最大熱中性子束は、実際の脳の表面より約22%低い値になった。本論文中で指摘した課題が解決されれば、線量評価システムを検証することが可能となるものと期待できる。

論文

Evaluation of counting efficiency of whole-body counter using voxel phantoms

木名瀬 栄; 高木 俊治*; 野口 宏; 斎藤 公明

Proceedings of 11th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-11) (CD-ROM), 7 Pages, 2004/05

原研では、これまで、被検者の体格や臓器形状はもとより体内放射能分布を任意に設定可能とするボクセルファントムを用いた全身カウンタの数学的校正手法を開発した。本研究では、原研で校正に利用している水ブロックファントムをボクセル化したもの,日本人成人男性,成人女性のCT画像から構築したOtoko,Onagoボクセルファントムについての全身カウンタ応答を計算評価するとともに、計数効率曲線の相違について比較検討した。また、ボクセルファントムを用いた全身カウンタの数学的校正手法の妥当性を検証するため、水ブロックファントムについての全身カウンタの応答及び計数効率を実測評価した。その結果、実測により得られた計数効率は、水ブロックファントムに含有する放射能の不確かさ(18%)を起因とした誤差が大きいこともあるが、Cs137,K40いずれも計算結果と最大$$pm$$8%の誤差の範囲内で一致し、評価手法の妥当性が検証された。また、Otoko,Onagoボクセルファントムの計数効率は、水ブロックファントムの計数効率より最大1.7倍大きくなることがわかった。

論文

Energy dependence of absorbed dose distributions in a soft tissue substitute for neutron dosimetry

津田 修一; 遠藤 章; 山口 恭弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.132 - 135, 2004/03

中性子線量測定用の物理ファントムを開発するために、人体軟組織等価材料を合成し、その特性試験を行った。0.565から65MeVの中性子源を用いて、材料内の吸収線量分布を測定し、モンテカルロ放射線輸送計算コードによる計算結果と比較した。同様の計算手法を用いて、0.1$$sim$$100MeVの中性子に対する吸収線量分布のエネルギー特性を評価した結果、開発した材料は100MeVまでのエネルギー範囲において人体軟組織に等価な特性を有することがわかった。

論文

Evaluation of S values for beta-ray emitters in voxel phantoms

木名瀬 栄; Zankl, M.*; 船曳 淳*; 野口 宏; 斎藤 公明

KEK Proceedings 2003-15, p.45 - 52, 2004/02

放射線防護分野や医療分野では、さまざまなベータ線放出核種の線量評価を適切に実施できるようにする必要がある。現在、内部被ばく線量、特に臓器・組織吸収線量を適切に評価するために、S値が利用されているが、ポジトロンCT(PET)に利用される陽電子放出核種や膀胱内ベータ核種に対するS値のデータが少ない。こうした状況を踏まえ、本研究では、モンテカルロシミュレーション及びボクセルファントムの利用により、脳全体及び膀胱壁に対するベータ線放出核種のS値を評価した。核種は、F-18等のPET核種及びC-14やP-32等の研究用RI核種とした。その結果、PET核種に対する脳全体へのS値について、陽電子と消滅$$gamma$$線の寄与を定量的に明らかにするとともに、陽電子と消滅$$gamma$$線に対する系統的評価を可能にした。また、研究用RI核種に対する膀胱壁へのS値については、既存のS値が線量を過大評価する傾向があり、モンテカルロ計算による適切なS値評価を行う必要があることがわかった。

論文

Synthesis and characterization of a soft-tissue substitute for neutron dosimetry

津田 修一; 遠藤 章; 山口 恭弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 40(12), p.1027 - 1031, 2003/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.51(Nuclear Science & Technology)

中性子線量測定用の物理ファントムを開発するために、人体軟組織等価材料を合成し、その特性試験を行った。$$^{252}$$Cf中性子源を用いて測定した材料内の吸収線量分布は、モンテカルロ放射線輸送計算コードMCNPによる計算結果と一致した。同様の手法で0.1~14MeVの中性子に対する吸収線量分布のエネルギー特性を計算した結果、開発した材料は14MeVまでのエネルギー範囲において人体軟組織に等価な特性を有することがわかった。

論文

Evaluation of specific absorption fractions in voxel phantoms using Monte Carlo simulation

木名瀬 栄; Zankl, M.*; 桑原 潤; 佐藤 薫; 野口 宏; 船曳 淳*; 斎藤 公明

Radiation Protection Dosimetry, 105(1-4), p.557 - 563, 2003/09

 被引用回数:18 パーセンタイル:20.88(Environmental Sciences)

内部被ばく線量評価では、比吸収割合 (SAF) を正確に求める必要がある。SAFは、ある線源組織内で特定の種類の放射線として放出されたエネルギーのうち、ある標的組織の単位質量あたりに吸収される割合として定義され、これまでMIRD-5型ファントムを用いて評価されてきた。しかし、近年CTやMRIにより得られた人体断面画像を利用して構築されたボクセルファントムが開発され、SAFのより現実的な評価が可能となってきた。原研では、これまで日本人成人のボクセルファントムを男女それぞれ1体ずつ (Otoko,Onago) 構築し、ボクセルファントムに対する外部被ばく線量評価用EGS4ユーザーコード (UCPIXEL) を開発した。本研究では、UCPIXELコードを内部被ばく線量評価用コード (UCSAF) に拡張し、そのコードの妥当性検証を行った。また、SAFに及ぼすファントムの相違の影響を検討した。

報告書

計算シミュレーション手法に基づく体外計測法の高度化に関する研究

木名瀬 栄

JAERI-Research 2003-011, 104 Pages, 2003/05

JAERI-Research-2003-011.pdf:5.11MB

本研究では、計算シミュレーションによる体外計測装置の数学的校正手法を開発した。これにより、被検者について多種多様な人体形状,放射能分布を模擬することが可能となり、体外計測装置による体内放射能評価を高精度化することができる。数学的校正手法の拡張として、計算シミュレーションによる体外計測装置の計数効率曲線を評価する方法を開発し、計数効率における散乱線の影響を定量的に明らかにするとともに、体外計測装置校正にかかわる体格依存性補正法を開発し、体表面積を補正因子とした体格依存性補正式を提案した。また、本研究では、体外計測装置による体内放射能評価の不確かさについて解析し、体内放射能評価の不確かさにおいて、体内放射能分布による体外計測装置計数効率の変動, 計測装置による測定の統計誤差が大きく影響することを示した。さらに、半導体検出器による体外計測装置の高精度化について検討を行い、ゲルマニウム半導体検出器のピーク効率曲線の評価法,ゲルマニウム半導体検出器とNaI(Tl)シンチレーション検出器のそれぞれの長所をいかした体外計測装置,ゲルマニウム半導体検出器を用いた全身カウンタの具体的設計案を提案し、数学的校正手法の有効性を示した。

論文

Study on advancement of ${it in vivo}$ counting using mathematical simulation, in Japanese

木名瀬 栄

Medical Physics, 30(5), P. 994, 2003/05

計算シミュレーションによる体外計測装置の数学的校正手法を開発した。この手法による計数効率や応答関数については、日本原子力研究所の全身カウンタを対象としてシミュレーションを行い、実測結果とよく一致した計算結果が得られることが確認できた。また、実測及び計算シミュレーションにより、体外計測装置による体内放射能評価の不確かさについて解析し、体内放射能評価の不確かさにおいて体内放射能分布による体外計測装置計数効率の変動、計測装置による測定の統計誤差が大きく影響することがわかった。

論文

光子入射におけるファントム材質の後方散乱線への影響

高橋 史明; 山口 恭弘

Radioisotopes, 52(2), p.94 - 97, 2003/02

光子照射において、線量計校正用スラブファントムの材質が後方散乱線の発生に与える影響に関して解析した。連続エネルギーモンテカルロコードMCNP-4Bを用いた計算により、異なる材質からなる30$$times$$30$$times$$15cm$$^{3}$$の寸法のファントム表面の散乱線を解析した。また、改良したMIRD-5型ファントムを用いた計算により、人体表面における線量を評価した。散乱線による線量値は、国際標準機関(ISO)が推奨する水ファントムの表面及び軟組織材ファントム表面の間で大きな差が見られなかった。一方で、PMMA材のスラブファントム表面の線量は、水または軟組織からなるファントムよりも高い値を示した。また、人体胴体部の表面においた線量計の応答値は、ISOファントム表面における線量計のものに近くなることがわかった。

論文

Analyses of absorbed dose to tooth enamel 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*; 船曳 淳*; 斎藤 公明

Radiation Protection Dosimetry, 103(2), p.125 - 130, 2003/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:64.93(Environmental Sciences)

光子外部被ばくに対して歯エナメル質が受ける線量を、頭部物理ファントム内に置いた歯のサンプルを用いたESR線量計測法により調査した。この他に歯領域における線量をTLD検出器を用いて測定した。ボクセル型ファントムを物理ファントムのCT画像から作成した。このボクセル型ファントムを用いたモンテカルロ計算により、実験結果の解析を行った。これらの手法により得られたデータは、既に改良MIRD型ファントムを用いた計算により得られたエナメル質線量と比較,検討した。本研究により、MIRD型ファントムを用いた計算により得られたエナメル質線量から臓器線量への換算係数は、ESR線量計測によるレトロスペクティブな個人線量推定に適用可能であることが明らかとなった。その一方で、100keV以下の光子入射に対しては、頭部の大きさ及び構造がエナメル質線量に影響を与える可能性があることが示された。

報告書

頭部モデルファントムの製作及びその脳表面熱中性子束分布測定(協力研究)

山本 和喜; 熊田 博明; 岸 敏明; 鳥居 義也; 遠藤 聖*; 山本 哲哉*; 松村 明*; 内山 順三; 能勢 忠男*

JAERI-Tech 2002-092, 23 Pages, 2002/12

JAERI-Tech-2002-092.pdf:5.22MB

現在の医療照射では金線によって熱中性子束を測定し線量を決定しているため、測定ポイントに限りがあり、照射後に任意の場所の線量評価を行うことができない。これらを補うために線量評価システム等による計算シミュレーションによって線量評価が行われている。本研究では実験による線量評価方法として、人の頭部に忠実な実体ファントムの製作、及び、実際の医療照射時のデータに基づいた照射実験を実施した。実験による線量評価手法の確立には人の頭部に忠実な実体ファントムの製作が重要であり、その製作には光造形技術(Rapid Prototyping Technique)を用いた。さらに、医療照射時の照射条件を模擬して、評価上重要である脳表面の熱中性子束分布を実体ファントムを用いて詳細に測定を行った。この実体ファントムによる実験的詳細評価手法は臨床照射条件にかなり近くすることができ、内部線量の直接測定はもちろんのこと、ファントムに細胞を入れることにより生物学的効果の測定にも利用できる。

論文

Development of tissue substitutes with high mass density

木名瀬 栄; 野口 宏; 坂本 幸夫; 中村 尚司*; 木村 雅哉*

Proceedings of 1st Asian and Oceanic Congress for Radiation Protection (AOCRP-1) (CD-ROM), 10 Pages, 2002/10

本研究では、原研で1988年までに開発した人体組織等価材について、光子減弱係数データベースXCOM version 3.1を用いて光子減弱係数を再評価するとともに、Basic Data Methodに基づき、ベース材に対する添加剤最適量を光子エネルギー毎に評価し光子エネルギーと添加剤最適量との関係を調べた。さらに、未開発であった歯,皮質骨等価材等に適用するための高密度組織等価材を試作し、光子透過率を実測して、実測結果と理論値とを比較した。その結果、原研で開発した人体組織等価材は、16.6keVの光子に対して、ICRP Reference Manの組織/臓器のものと同等の性能を有し、ベース材に対する添加剤最適量も適切であることを確認した。また、本研究で考案した添加剤最適量評価手法の妥当性が検証され、 試作したHA 61.80w/o添加の高密度組織等価材($$rho$$=1.81g/cm$$^{3}$$)は、59.5keV光子に対し皮質骨等価材として有用であることがわかった。

論文

Comparison of dosimetry by the realistic patient head phantom and by the patient's brain, and the JCDS calculation; A Clinical dosimetry study

遠藤 聖*; 松村 明*; 山本 哲哉*; 能勢 忠男*; 山本 和喜; 熊田 博明; 岸 敏明; 鳥居 義也; 樫村 隆則*; 大竹 真一*

Research and Development in Neutron Capture Therapy, p.425 - 430, 2002/09

光造形技術を用いて、患者頭部の造形モデルとして写実的なファントムを製作した。この実体ファントムは将来的に線量計画システムの検証に寄与するものである。しかし、外科手術後の脳及び熱中性子遮へい材のモデル化に含まれる困難性のため、線量評価システム(JCDS:JAERI Computational Dosimetry System)を用いた計算,実体ファントム及びin vivo測定(医療照射)との間では十分な一致が見られなかった。幾つか課題があるものの、実体ファントムを用いた実験的シミュレーション技術は、術中BNCTに対してより確実な線量計画のための有効なツールである。

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