基礎研究 冠動脈インターベンションにおける新型リアルタイム術者線量計システムの有用性 Usefulness of new personal dosimeter systems in the percutaneous coronary intervention procedures 1,2) 稲葉洋平

諸言

経皮的冠動脈インターベンション(percutaneous

coronary intervention；PCI)は，虚血性心疾患に対 して放射線画像を駆使しながらカテーテルを用いて 低侵襲的に行う治療法として広く世界的にも用いら

Usefulness of new personal dosimeter systems in the percutaneous coronary

intervention procedures

1) Graduate School of Medicine, Health Sciences, Division of Radiological Examination and Technology, Tohoku University, 2) Disaster Medical Science Division, Radiation Disaster Medicine, International Research Institute of Disaster Science, Tohoku University Yohei Inaba1,2) , Koichi Chida1,2) , Ryota Kobayashi1,2) 《Abstract》 1) 東北大学大学院医学系研究科 保健学専攻 放射線検査学分野， 2) 東北大学災害科学国際研究所 災害医学研究部門 災害放射線医学分野

稲葉洋平

千田浩一

小林亮太

冠動脈インターベンションにおける新型リアルタイム

術者線量計システムの有用性

基礎研究

方法：診断用 X 線装置を用いてリアルタイム術者線量計システム(RaySafe i2：RaySafe Unfors 社製)の線量

計固有特性として，再現性，無線電波可能距離，連続およびパルス透視．性能比較として，汎用個人線量計 (PDM127)を用いて管電圧特性，線量特性，線量率特性，方向特性，電波影響を検討項目とした． 結果：再現性は，平均 1.8％と十分に臨床でも使用可能である．無線電波可能距離は，7 m まで電波が届き， 臨床の検査室内で使用するには十分である．連続およびパルス透視は，パルス透視でも測定可能であった．管 電圧・線量・線量率・方向特性は，PDM127 と比べて同等以上の性能から臨床で使用可能と思われる．電波影 響は，RaySafe i2，PDM127 ともにみられたため携帯と線量計を離すか，電波シールドに入れると排除できた． 結論：RaySafe i2 の X 線診断領域における基本的性能は十分である．さらに本システムは，術者自身がリア ルタイムに被曝線量を可視化できるため，特に冠動脈インターベンションのような術者被曝線量が多くなる可 能性がある場合において有用性が高いと思われる． (2014.2.24 原稿受領；2014.8.27 採用) ● 無線通信 ● リアルタイム線量計 ● 術者線量計 ● 術者被曝線量 ● 可視化 稲葉洋平：東北大学大学院医学系研究科保健学専攻放射線検査学分野(〒 980-8575 宮城県仙台市青葉区星陵町 2-1) 責任著者 Key words

れている．また，X 線血管撮影装置の進歩や薬剤溶 出ステント(Drug Eluting Stent；DES)等のデバイ ス改良による心臓カテーテル検査・治療件数も年々 増加傾向にあり，今日でもPCI の有用性は高いとい える1,2)．しかしながら，この治療法はX 線透視撮影 下で長時間治療する場合があるので患者に対する皮 膚障害等の放射線障害例が問題であり，現在でも報 告されている3,4)．また，日本は欧米に比べて冠動脈

バ イ パ ス 術(coronary artery bypass grafting； CABG)よりも PCI を施行する割合が高く，それに

伴う術者被曝線量も懸念される2)．したがって，患

者および術者被曝線量を把握し管理することは重要 である．

さらに，最近の知見として国際放射線防護委員会 (International Commission on Radiological Protec-tion；ICRP)から｢眼の水晶体のしきい線量を 0.5 Gy と見なすこと，職業被曝に対する水晶体の等価 線量限度(Publ．103 では 150 mSv)を 5 年間の平均 で年 20mSv，年最大 50 mSv にすべきである｣こと が勧告された5)．すなわち，近く法改正により水晶 体等価線量限度が年 20mSv に引き下げられた場 合，その限度を超える術者が現れる可能性が高まっ ており，さらなる術者線量の管理が重要視されてい る6〜9)． 今回使用した新型リアルタイム術者線量計システ ム(以下，RaySafe i2)は，RaySafe Unfors 社が 2013

年 4 月に日本で発売したものである．また海外では， 2012 年初頭より先行して発売されていた．本システ ムは，術者自身がリアルタイムに目視により空間散 乱線量を把握できるという大きな特徴を有している ため，臨床において使用することにより被曝低減効 果 が 大 き い と い う 論 文 が 幾 つ か 報 告 さ れ て い る10〜12)．以上のように，RaySafe i2 は PCI における 臨床的有用性について評価されている報告は多くあ るが，基礎的研究報告はあまり行われていない13)． そこで本稿では，RaySafe i2 の X 線診断領域にお ける基礎的性能評価を行い，本システムの有用性に ついて明らかにすることを目的とする． 新型リアルタイム術者線量計システム(Ray-Safe i2) RaySafe i2 は，線量データを無線送信する線量計 素子(図 1)，素子からの線量データをリアルタイム に表示するリアルタイムディスプレイ(図 2)，線量 クレードル 線量計素子 図 1 無線でデータを飛ばす線量計素子(30 g，4.5×4.5 cm)とクレードル

履歴やレポート作成等を行えるソフトウェアの 3 構 成からなる． ．線量計素子 RaySafe i2 の線量計素子は，半導体式であり重さ 30_{g，大きさ 4.5×4.5 cm とコンパクトで軽量であ} る．最大の特徴は，線量計素子で受けた積算線量と 線量率が，無線通信(927.9 MHz)によりリアルタイ ムディスプレイに送信され，各素子の線量が即時に 表示される．さらに，線量計を専用のクレードル(図 1)に挿入することで各素子のメモリに保存されてい る線量履歴を時系列にPC 上で事後観察することが できる．また，RaySafe i2 はメンテナンスフリーで あり，バッテリーの寿命は 3〜5 年間である． RaySafe i2 は，医療スタッフに現在の立ち位置で の空間散乱線量をリアルタイムで知らせることによ り，立ち位置の変更や防護板の使用など，被曝低減 に務められるよう開発されたシステムである．その ため，一般の個人線量計のように放射線防護衣の内 側ではなく外側に装着することを推奨している． ．リアルタイムディスプレイ 10.4 インチのタッチパネルで操作する．特徴は， リアルタイムに線量計素子からの線量率データをモ ニタ上でカラー表示する．カラーは 3 段階に色分け され，緑：＜0.2 mSv／h，黄：0.2〜2 mSv／h，赤： 2〜20mSv／h を 対 数 表 示 で 示 す．検 出 限 界 は 40 mSv／h であり，その右隣りには積算線量値 mSv が表 示される．このように視覚的に判断しやすいような 表示方法となっているため，術者は自身の散乱線量 値を可視化できる．また，最大 8 人まで表示するこ とが可能であるため，検査室内の医療スタッフ被曝 線量を同時に評価できる． ．ソフトウェア

付属のDose Viewer とオプションの Dose Man-ager の 2 つがある．Dose Viewer は，線量計をク レードルに挿入することでその時々の線量率および 積算線量履歴を時系列グラフで観察できるため，い つの場面で多く被曝したのかを観察することが可能 となる(図 3)．また，ID や名前を用いて個別に線量 管理が行えたり，線量履歴をリセットして単発的に 複数人で使用したりすることも可能である．オプ ションのDose Manager は，さらに月間線量や年間 線量等を計算してレポート作成やデータ保存，院内 ネットワークに接続してどこからでも観察すること が可能となる． 方法 線量計素子の固有特性として，①再現性，②無線 電波可能距離，③連続およびパルス透視の 3 項目を 検討した．また，性能比較を行うために汎用的に個 人線量計として使用されているPDM127(日立アロ カ社製)を用いて，④管電圧特性，⑤線量特性，⑥線 量率特性，⑦方向特性，⑧電波影響の 5 項目を検討 した．

使 用 線 量 計 は，RaySafe i2 (RaySafe Unfors)， PDM127(日立アロカ)，電離箱線量計(Radcal 9015， 6_{cc−chamber：JQA 校正済)とした．}

またX 線装置は，DHF-155H Ⅱ(HITACHI)，

KXO-50 F (TOSHIBA)，Infinix Celeve-i 8000 V (TOSHIBA)を使用した． ．再現性 図 4 に幾何学的配置図を示す．線量計素子への X 線照射は，連続透視(65 kV，0.1 mA，1 min)で 8 素 図 2 リアルタイムで線量率および積算線量を表示す るディスプレイ(タッチパネル形式)

子に対してそれぞれ行った．それを 10 回繰り返し 測定して，各素子の変動係数を求めた． ．無線電波可能距離 幾何学的配置は図 4 と同様で，線源-線量計間距 離 100cm とした．一定撮影条件下(70 kV，10 mA， 1_{sec)で線量計に照射しながらリアルタイムディス} プレイの距離を 1〜7m まで 1 m ずつ変化させた． それを 8 回繰り返し測定して，無線電波がディスプ レイ上で表示されるか否かを評価した． ．連続およびパルス透視 臨床で用いることを考えると，現在PCI で一般的 図 3 ソフトウェア(Dose Manager) 最大線量率の時間を丸で示している．いつどのタイミングで多く被曝したかを解析 できる． X線管球 175cm 鉛板 RaySafe i2 図 4 再現性の幾何学的条件 X線管球 RaySafe i2 電離箱 100cm 100cm 100cm 20cm アクリル ファントム 検出器 図 5 連続およびパルス透視時の幾何学的条件

に用いられているパルス透視でも測定可能かを検討 す る 必 要 が あ る．幾 何 学 的 配 置 を図 5 の よ う に RaySafe i2 および電離箱線量計を用いてアクリル

ファントム 20cm に対する散乱線量測定(3 回平均)

を行った．照射条件は，成人胸部を想定し連続透視 (80 kV，3 mA，1 min)とパルス透視(80 kV，100 mA，

5_{ms，7.5 pps，1 min)で積算線量値が同等になるよ} う に し た．評 価 は，電 離 箱 線 量 計 を 基 準 と し た RaySafe i2 の相対値とした． ．管電圧特性 幾何学的配置は図 4 と同様で，線源-線量計間距 離 80cm とした．後方散乱寄与をほぼ無視できるよ う に 鉛 板 上 に RaySafe i2 と ポ ケ ッ ト 線 量 計 (PDM127)と電離箱線量計を配置し，一定の連続透 視条件下(0.5 mA，1 min，照射野 20×20 cm)で同 時 照 射 (3 回 平 均) を 行 っ た．管 電 圧 は 60,70,80,90,100,110,120_{kV と変化させた．評価} は，電離箱線量計に対する各線量計の相対値とした． ．線量特性 幾何学的配置は図 4 と同様で，線源-線量計間距 離 100cm とした．鉛板上に RaySafe i2 と PDM127 と電離箱線量計を配置し，一定の連続透視条件下(80 kV，0.1 mA，1 min，照射野 20×20 cm)で同時照射 を繰り返し行い，各々の積算値を測定した．評価は， 電離箱線量計に対する各線量計の積算値で線量直線 性を調べた． ．線量率特性 幾何学的配置は図 4 と同様で，鉛板上に RaySafe i2 と PDM127 と電離箱線量計を配置し，一定の連 続透視条件下(65 kV，0.1 mA，1 min，照射野 30× 30_{cm)で線源-検出器間距離を 176 cm〜36 cm まで} 変化させて同時照射(3 回平均)を行った．評価は， 電離箱線量計に対する各線量計の相対値で行った． ．方向特性 図 6 のように水平方向・垂直方向に±90° まで 15° ずつ変化させた．一定のパルス透視条件下(70 kV，

10_{mA，1 min，5 ms，2 pps，0.2mmCu)でそれぞれ} 測定を行った．評価は，得られた各値を水平方向 0° ， 垂直方向 0° の測定値で正規化することにより行っ た． ．電波影響 携帯電話(従来型)，スマートフォン，院内 PHS の 3 つをそれぞれRaySafe i2 と PDM127 に密着させ た状態で 15 秒間の通話呼出しを行い，電波の影響 で線量計が誤計測を起こすか検証した． 90° 180° 0° 270° 90° 180° 0° 270° 水平方向 垂直方向 図 6 方向特性の角度(水平方向・垂直方向)

結果 ．再現性 8 線量計それぞれの再現性の測定結果は，1.8， 1.6，2.2，1.6，2.2，1.6，1.9，1.5％を示した．平 均すると線量計素子の再現性は 1.8％であった． ．無線電波可能距離 無線電波可能距離の評価は，線量計とディスプレ イ間の距離を変えて行った．実験室の大きさ上，7 m までしか評価することができなかったが，すべて において欠損なく無線は届いていたことを確認できた． ．連続およびパルス透視 アクリルファントムに対する平均散乱線量値をそ れぞれ以下に示す．連続透視では，電離箱線量計の 値が 2.3 mSv，RaySafe i2 の値が 2.67 mSv．パルス 透視では，電離箱線量計の値が 3.13 mSv，RaySafe i2 の値が 3.27 mSv．これらより電離箱線量計の値に 対 す るRaySafe i2 の 相 対 値 は，連 続 透 視 で 平 均 1.15，パルス透視で平均 1.04 を示した．したがって， どちらもほぼ相対値が 1 で同等の値を示したことか らパルス透視でも使用可能であることが確認できた． ．管電圧特性 図 7 は，横軸は管電圧[kV]，縦軸は電離箱線量計 に対するRaySafe i2 および PDM127 の相対値を表 す．RaySafe i2 は電離箱線量計より約 10％程度感度 は低いものの，全管電圧において変動が少ないこと から管電圧依存性は小さいことが読み取れる．また， PDM127 とほぼ同様の傾向を示した． ．線量特性 図 8 は，横軸は電離箱線量計の計測値[mGy]，縦 軸はRaySafe i2 および PDM127 の計測値[mSv]を 表す．RaySafe i2 は電離箱線量計とほぼ同値を示し， PDM127 は電離箱線量計より約 10％高値を示した． グラフより両線量計とも決定係数R2が 1 を示し，相 関が高いことがわかった． ．線量率特性 図 9 は，横軸は電離箱線量計の計測値[mGy／h]， 縦 軸 は 電 離 箱 線 量 計 に 対 す る RaySafe i2 お よ び PDM127 の相対値を表す．RaySafe i2 は，250 mGy／ h までは電離箱線量計との誤差は約 15％，それ以上 では 30％以上であった．PDM127 では，ほぼ線量率 による変化がなかった． RaySafe i2 PDM127 RaySafei2 or PDM127/ 電離箱線量計 60 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 70 80 90 100 110 ［kV］ 120 130 図 7 管電圧特性(RaySafe i2 と PDM127 の比 較) RaySafe i2 電離箱線量計［mGy］ PDM127 各計測値 ［mSv ］ R2_＝1 R2_＝1 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 図 8 線量特性(RaySafe i2 と PDM127 の比較) RaySafe i2 RaySafei2 or PDM127/ 電離箱線量計 電離箱線量計［mGy/h］ 10 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 1000 PDM127 図 9 線量率特性(RaySafe i2 と PDM127 の比 較)

．方向依存性 図 10 は，水平方向および垂直方向の±90° までの 感度をそれぞれ示している．水平および垂直方向と もにPDM127 は±45° 方向で約 50％の感度である のに対してRaySafe i2 は，約 80％以上の感度を有 することがわかった． ．電波影響 RaySafe i2，PDM127 ともに従来型携帯電話，い わゆるガラパゴス携帯といわれているものでは誤計 測はみられなかったが，スマートフォンおよび院内 PHS においては誤計測がみられた．誤計測の値は， その時々でバラバラの数値を示したが，院内PHS よりもスマートフォンのほうが，誤計測の値は大き かった(スマートフォン最大 533 mSv，院内 PHS 最 大 4 mSv)． 考察 本研究では，線量計固有特性とPDM127 に対す る性能比較の全 9 項目を検討した． 線量計固有特性である再現性は，平均値 1.8％で 小さい値を示したことから十分に臨床においても使 用可能である．無線電波可能距離は，直線距離で 7 m まで届くことを確認できたことから，臨床の検査 室内を想定しても問題なく使用可能であることが示 された．万一，無線電波がディスプレイ上にリアル タイムに届かない場合でも，線量計素子の内部メモ リに保存されているため，検査終了後にデータを確 認することができる．またRaySafe i2 は，パルス透 視でも測定可能であることを確認した．主にPCI で はパルス透視を用いるので術者線量計として問題な く使用できると思われる14)． 性能比較である管電圧特性は，60〜120kV の領 域でほぼ平坦な感度を有し，PDM127 とも同等の傾 向を示していたことから，管電圧依存性は小さいと いえる．本来であれば横軸実効エネルギーにするの が 理 想 的 だ が，診 断 エ ネ ル ギ ー 領 域 に お け る PDM127 のエネルギー特性は，ほぼ平坦な感度であ ることが仕様書から自明なため，エネルギー依存性 についても同様の結果になることが想定される．線 量特性では，感度の違いが少しあるものの両線量計 とも散乱線量領域における線量直線性が保たれてい たことが確認できた．よって，RaySafe i2 は校正を 行えば術者散乱線量測定に問題なく用いることがで きる．線量率特性は，250mGy／h まで相対感度が一 定値を推移し線量率依存はみられなかったが，それ 以上で相対感度が低下傾向にあった．本システムは， 270° 0° 180° 90° 270° 0° 0 水平方向 垂直方向 345 330 315 300 285 270 255 240 225 210 195 180 Raysafe i2 PDM－127 Raysafe i2 PDM－127 165150 135 120 105 90 75 60 45 30 15 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 345 330 315 300 285 270 255 240 225 210 195 180 165 150 135 120 105 90 75 60 45 30 15 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 180° 90° 図 10 方向特性(水平方向・垂直方向)

放射線検査における散乱線量測定用であり，PCI 領 域では多くても 100mGy／h 程度の散乱線量なので 高線量率領域での感度低下は問題にならないと思わ れる4)．方向特性は，PDM127 に比べてすべての角 度 に お い て 高 感 度 を 示 し，±45° 方向においても 80_{％以上の感度を有していた．また，左右非対称の} 感度を示すのは，線量計素子の内部構造に起因する ものであると考えられる．電波の影響は，スマート フォンで大きく，院内PHS で小さかった．これは， スマートフォンが高周波数を用いている影響である と考えられる．さらに追加実験として，線量計と携 帯電話を密着状態から離していき，誤計測が生じな い距離の測定および各線量計を電波シールド(塩化 ビニル導電性メッシュ)に入れた状態で影響があっ たスマートフォンと院内PHS の誤計測を再度測定 した．前述については，5cm 以上離すことで影響が なくなること確認した．後述については，両線量計 とも電波シールドによって誤計測の影響がなくなっ た．すなわち，線量計と携帯電話を離して使うか， 電波シールドに入れることにより電波影響を排除す ることができることがわかった．臨床の場において は，胸ポケット等に線量計と院内PHS を一緒に入 れておくことは避けるべきである． 結語 RaySafe i2 の X 線診断領域における基礎的性能 は，汎用的に用いられているPDM127 と比較して も十分であることが確認できた．さらに本システム は，術者自身がリアルタイムで視覚的に空間散乱線 量を把握することができるため，被曝低減に大きく 寄与できる可能性がある．したがってRaySafe i2 は，特にPCI のような術者被曝線量が多くなる可能 性のある場面において有用性が高いと思われる．イ ンターベンションスタッフの被曝低減の一助になれ ば幸いである． 文 献 1_{) 国立循環器病研究センター：2012 年(2013 年度実施・公} 表)循環器疾患診療実態調査報告書．http:／／www.j-circ. or.jp／jittai_chosa／jittai_chosa2012web.pdf：p2-22(cit-ed 2014 Jan 2) 2) 藤原久義，一色高明，大野貴之，ほか：循環器病の診断 と治療に関するガイドライン(2010 年合同研究班報告) 安定冠動脈疾患における待機的PCI のガイドライン (2011 年改訂版)．http:／／www.j-circ.or.jp／guideline／ pdf／JCS2011_fujiwara.h.pdf：p4-21(cited 2014 Jan 2) 3) Vano E, Escaned J, Vano-Galvan S, et al：Importance of

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4) Chida K, Morishima Y, Inaba Y, et al：Physician-received scatter radiation with angiography systems used for interventional radiology：Comparison among many x-ray systems. Radiat Prot Dosimet 2012；149 (4)：410-416

5_{) ICRP(International Commission on Radiological} Protec-tion)：Statement on Tissue Reactions. Approved by the Commission on April 21, 2011. ICRP ref 4825-3093-1464. http:／／www.icrp.org／docs／ICRP%20Statement%20on %20Tissue%20Reactions.pdf(cited 2014 Jan 2) 6) 岩谷佳美，加賀勇治，芳賀善裕，ほか：術者の被曝線量： 左橈骨動脈アプローチにおける術者の被曝管理．心臓 2011：43(1)：25-30 7) 千田浩一，斎 政博，洞口正之，ほか：経上腕動脈アプ ローチによる心臓カテーテル検査における術者被曝線 量-経大腿動脈アプローチとの対比-．心臓 1999：31(8)： 585-592

8) Chida K, Takahashi T, Ito D, et al：Clarifying and visualizing sources of staff-received scattered radiation in interventional procedures. Am J Roentgenol 2011；

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9) Chida K, Kaga Y, Haga Y, et al：Occupational dose in interventional radiology procedures. Am J Roentgenol 2013；200：138-141

10_{) Vano E, Fernandez JM, Sanchez R：Occupational} dosimetry in real time. benefits for interventional radiology. Radiat Measur 2011；46(11)：1262-1265 11) Sanchez R, Vano E, Fernandez JM, et al：Staff radiation

doses in a real-time display inside the angiography room. Cardiovasc Intervent Radiol 2010；33(6)：1210-1214

12) RaySafe i2 Case Study：Real time Dose Monitoring, BY FREDERIC J. MIS, PH. D, CHP, RSO, URMC, 2013. 13) Inaba Y, Chida K, Kobayashi R, et al：Fundamental

Study of a real-time occupational dosimetry system for interventional radiology staff. J Radiol Prot 2014；34 (3)：N65-71

14) Inaba Y, Chida K, Shirotori K, et al：Comparison of the radiation dose in a cardiac IVR X-ray system. Radiat Prot Dosimet 2011；143(1)：74-80