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論文

Overview of computational frog models

木名瀬 栄; Mohammadi, A.*; G$'o$mez-Ros, J.-M.*

Computational Anatomical Animal Models; Methodological Developments and Research Applications, p.5_1 - 5_9, 2018/12

There are limited investigations on the computational frog models and the organ dose evaluations for frogs in environmental protection. In this article, computational frog models and their applications are reviewed to share some perspectives of frog model development in the near future. The authors hope that 3D printing frog phantoms with adequate tissue substitutes should be developed for the validation of the dosimetric quantities by the Monte Carlo simulations.

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:25.27(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

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

Improvement of dose calculation accuracy for BNCT dosimetry by the multi-voxel method in JCDS

熊田 博明; 山本 和喜; 山本 哲哉*; 中井 啓*; 中川 義信*; 影治 照喜*; 松村 明*

Applied Radiation and Isotopes, 61(5), p.1045 - 1050, 2004/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:41.76(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

JRR-4で実施されているBNCTにおいて、各患者に付与される吸収線量を評価するために、原研ではJCDSを開発した。従来のJCDSでの線量計算方法は、頭部モデルを10$$times$$10$$times$$10mmメッシュに分割したモデル(ボクセルモデル)を作成して計算を実行する。このJCDSの線量計算精度を向上させるために、頭部モデルを5, 10, 20mmの数種類のボクセルを組合せたボクセルモデルを作成して計算を実行できるマルチボクセル手法を開発した。この計算精度を検証するため、ファントム実験値等との比較を行った。この検証結果によって、JCDSのマルチボクセル手法によって効率的に線量計算精度を向上させることができることを確認した。

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

Evaluation of S values for beta-ray emitters within the urinary bladder

木名瀬 栄; Zankl, M.*; 船曳 淳*; 野口 宏; 斎藤 公明

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.136 - 139, 2004/03

本研究では、C-14,Na-24,P-32,Co-60,Sr-89,Sr-90,Y-90,Y-91,Cs-137,Pm-147,Tl-204 のベータ線放出核種について、モンテカルロ法により、MIRD5型ファントムの膀胱壁のS値を評価した。また、原研で開発したボクセルファントムについても同様にS値を評価し、MIRD5型ファントムのS値と比較した。さらに、それぞれのS値は、ICRP30の簡易仮定法から算出したS値とも比較した。その結果、膀胱壁の吸収線量は、膀胱内容物の吸収線量の半分にはならないこと,膀胱壁の重量に大きく依存することがわかった。また、簡易仮定法から算出したS値は、膀胱内ベータ線放出核種に対し保守的な値になることがわかった。

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

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:19 パーセンタイル:21.02(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。

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:64.96(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。

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:55.93(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

Analysis of absorbed dose to tooth enamel for ESR dosimetry

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

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.2), p.1314 - 1317, 2002/08

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、エナメル質の線量の解析を行った。エナメル質の吸収線量は、EGS4コード及び新たに歯を定義したMIRD-5型の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。また、組織等価物質で構成され人骨を埋め込んだ頭部物理ファントムを用いた実験を行った。歯及びTLD検出器を物理ファントム内の歯の位置に設置し、歯エナメル質部の線量を測定した。実験結果は光子が頭部の前方から入射する場合は計算結果とよく一致した。しかし、後方入射の場合、実験結果は計算結果より小さい値を示した。そこで、実験に用いた物理ファントムのCT画像からVoxel型ファントムを作成し、このVoxel型ファントム及びEGS4コードを組み込んだ計算コードUCPIXELを用いた検証計算を行い、実験結果の妥当性を確認した。

論文

Construction of a computed tomographic phantom for a Japanese male adult and dose calculation system

斎藤 公明; Wittmann, A.*; 古賀 佑彦*; 井田 義弘*; 亀井 哲也*; 舟曳 淳*; Zankl, M.*

Radiation and Environmental Biophysics, 40(1), p.69 - 76, 2001/04

 被引用回数:88 パーセンタイル:8.6(Biology)

直接測定が難しい人体臓器線量及びこれに関連した量を評価するのに、人体数学モデルが広く使用されてきた。最近では、現実の人間のCTデータに基づき人体構造を詳細に表現するボクセルファントムが開発されるようになってきた。本研究では、平均的体格を持つ日本人成人男性のCTファントムを開発した。これはアジア人に対する最初のボクセルファントムである。さらに、光子-電子のカスケードに対する線量計算を行うために、EGS4コードと開発したファントムを結合した。光子及び電子入射に関する線量計算を行い、MIRDファントムと比較した結果、条件によっては重大な線量の差が見られた。高精度の線量計算には、詳細な人体モデルが必要であることが確認された。

論文

Evaluation of specific absorbed 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 Risk Assessment Workshop Proceedings, p.118 - 127, 2001/00

内部被ばく線量評価の精度向上を図る一環として、ボクセルファントムの比吸収割合を計算した。計算に際して、ボクセルファントム内の光子・電子輸送計算を可能とするコードを開発した。開発したコードを用いて、GSFが開発したボクセルファントムの比吸収割合を計算した結果、GSFで計算した比吸収割合とよく一致し、コードの妥当性が検証された。また、原研において開発されたボクセルファントムの比吸収割合についても計算し、他のボクセルファントムの比吸収割合と比較した結果、比吸収割合は臓器重量やファントムの構造の相違に影響することがわかった。

論文

Development of CT voxel phantoms for Japanese

佐藤 薫; 野口 宏; 斎藤 公明; 江本 豊*; 古賀 佑彦*

Radiation Risk Assessment Workshop Proceedings, p.102 - 110, 2001/00

体内に取り込まれた放射性核種による内部被ばく線量を評価するためには、あらかじめエネルギーごとに計算された比吸収割合、すなわちある臓器から放出された放射線のエネルギーが他の臓器に吸収される割合を用いる必要がある。比吸収割合は臓器の形状,大きさ及び位置に影響されることから、内部被ばく線量評価の信頼性を向上させるためには、実際の人体の構造を忠実に再現した人体ファントムを用いて計算された比吸収割合を得ることが必要である。近年、医用画像を基に、実際の人体臓器の形状,大きさ及び位置をボクセルと呼ばれる小直方体で緻密に表現したファントム(ボクセルファントム)が開発されるようになった。現在われわれは、信頼性の高い内部被ばく線量評価法の開発に必要な比吸収割合を得る目的で、CT画像を利用し、日本人成人男性のボクセルファントムを開発している。現在までに、体格の異なる3名のボランティアに対するCT撮影を行い、身長及び体重に関して日本人平均に近い中柄のボクセルファントムの開発をほぼ終了した。このファントムのボクセルサイズは0.98$$times$$0.98$$times$$1.0mm$$^{3}$$であり、甲状腺のように小さく、複雑な構造の臓器であっても、その形状及び重量を忠実に再現することが可能であることが明らかになった。

論文

Analysis of dose in teeth for estimation of effective dose by the electron spin resonance (ESR) dosimetry using dental enamels

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

KEK Proceedings 2000-20, p.48 - 55, 2000/12

光子外部被ばくに対し、歯のエナメル質を用いたESR線量計測法の結果から実効線量を推定する手法を確立するため、歯の線量について解析を行った。歯の線量及び実効線量については、数学モデル(MIRD-5タイプ)及びEGS4コードを用いたモンテカルロ計算より評価した。また、ファントム内にTLD検出器を置いて、口腔内の線量を測定した。計算結果から、歯の線量は実効線量と比較してエネルギー依存性が大きいことが確認されたので、光子のエネルギー分布が考慮されていた場において、これら2つの線量の解析をした。また、いくつかの照射条件下において、測定結果と計算結果の間に差が見られた。そこで、測定に用いたファントムのCT画像を基にVoxelタイプのファントムを作成し、モンテカルロ計算を行うこととした。

口頭

A Computational method for voxel to polygon mesh conversion of anatomic computational human phantoms

Brown, J. L.*; 古田 琢哉; Bolch, W. E.*

no journal, , 

従来の線量評価研究では、ボクセル数値人体ファントムによるモンテカルロ放射線輸送計算が採用されてきた。しかし、近年のモンテカルロコードの進展により、ボクセル形式に比べて、個々の臓器や体表面等をより精緻に表現することができるポリゴンメッシュ数値人体ファントムの適用が可能になった。ボクセルファントムはCTやMRIの画像を基に多数作られてきたが、これらを活用するためにメッシュファントムに変換し、さらにメッシュ形式のモデルへ変換する技術の開発が望まれている。そこで、ボクセル数値人体ファントムに対して、臓器等の領域境界を判定し、正確なポリゴンメッシュへと変換するアルゴリズムを開発した。この変換で得られたポリゴン数値人体ファントムはモンテカルロ輸送計算で使用できるとともに、CADソフトを使った体系の可視化も可能である。

口頭

次世代ポリゴン人体ファントムを用いた線量評価技術の開発

古田 琢哉; 佐藤 薫; 高橋 史明

no journal, , 

モンテカルロ放射線輸送計算による線量評価研究では、ボクセル形式の人体ファントムが利用されてきた。しかし近年、薄い膜組織や小さな臓器の表現により優れているポリゴン形式の人体ファントムの開発が進んでいる。国際放射線防護委員会(ICRP)でもポリゴンファントムを標準モデルとして採用することが想定されており、今後の線量評価研究ではポリゴン人体ファントムが主流になると予想される。そこで、ポリゴンの一種である四面体メッシュ体系を取り扱う機能を放射線輸送計算コードPHITSに導入した。この導入に際し、輸送計算アルゴリズムを工夫することで、ボクセル形式の同程度の精密さを持つ人体ファントムを用いた輸送計算に比べて、計算時間を1/4に短縮することに成功した。また、日本人ボクセルファントムを基に独自のポリゴン人体ファントムの開発を進め、作成手順を確立した。平成30年度末の完成版の公開を目指している。

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