(Microsoft PowerPoint - 11\210\300\221S\212\307\227\235\220\316\236\322\222\361\213\237.ppt)

(1)

内部被ばくにおける防護量と

その評価方法

名古屋大学・医・保健

石榑信人

日本放射線安全管理学会

第10回学術大会

2011年12月01日、横浜

(2)

防護量

防護量は、

障害を

防止

するための方策を、

計画

、

実行

、

評価

するために

認知された

科学的基盤

に立ち

確率的影響

の発生確率と関連付けて

実用主義的

な手法により確立された

放射線に関わる量

(3)

内部被ばくと外部被ばくとで共通の防護量

ところが内部被ばくでは；

感受性部位が臓器内で偏在している場合が問題

対処：呼吸器、骨、消化管は感受性部位の吸収線量を計算

短飛程（組織中で数10ミクロン）のα線も問題

対処：線質効果は放射線加重係数により補正

（光子と電子は1、陽子は2、α粒子は20）

臓器間で吸収線量が不均等となる場合が問題

対処：不均等照射は組織加重係数で補正

（骨髄、肺は0.12、生殖腺は0.08、肝臓、甲状腺は0.04）

体内に長く残り、被ばくし続ける場合が問題

対処：乳幼児、児童は70歳までの総線量を計算

成人は一律に50年間の総線量を計算

(4)

ICRP

空気中濃度 × 呼吸量 × 線量係数＝実効線量

Bq/cm

3 _cm

3 _mSv/Bq

_mSv

ICRP

食品中濃度 × 摂取量 × 線量係数＝実効線量

Bq/kg kg mSv/Bq

mSv

ICRP ICRP

体内放射能 ÷ 残留率 × 線量係数＝実効線量

Bq

mSv/Bq

mSv

ルーティンとしての内部被ばく線量評価

本講演

本講演の

の

の主

の

主

主たる

たる

たる話題

話題

(5)

放射性物質の体内摂取、移行、排泄の経路

呼吸気道

血液

消化管

リンパ節

種々の

臓器

肝臓

膀胱

皮下組織

皮

膚

皮

膚

腎臓

経口

吸入

創傷

糞

尿

汗

呼気

Publ.30, 100

Publ.66

NCRP 156

Publ.30, 56, 67, 69, 71

(6)

胸郭外

領域

胸郭内

領域

分枝次数

解剖学的

部位

呼吸気道

領域

リンパ節

前鼻道

ET

₁

後鼻腔

咽頭

喉頭

0 気管

1 主気管支

2～8

気管支

9～14

細気管支

15 終末

細気管支

16～18

呼吸

細気管支

19 肺胞管

＋肺胞

胸

郭

外

胸

郭

内

領

域

LN

_ET

LN

_TH

ET

₂

BB

bb

AI

呼吸気道の区分

(7)

各領域

各領域への

への

への沈着率

への

沈着率

沈着率は

は

エアロゾルパラメータ

粒子径

粒子密度

粒子形状

呼吸気道寸法パラメータ

機能的残気量

死腔容積

気管等直径

呼吸生理パラメータ

一回換気量

呼吸流量率

に

に依

依

依存

存

存して

して変化

して

変化

変化する

変化

する

する。

。

(8)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.001

0.01

0.1

1

10

100 粒子径（ミクロン）

沈

着

率

胸郭外２

気管支

細気管支

肺胞

粒子径による沈着率の変化

睡眠中の成人の場合

(9)

身体活動による沈着率の変化

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

沈

着

率

胸郭外２

気管支

細気管支

肺胞

睡眠休憩軽運動強運動

成人が1ﾐｸﾛﾝ粒子を吸入した場合

(10)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0 7

沈

着

率

胸郭外２

気管支

細気管支

肺胞

　3ヶ月　　 1歳 5歳 10歳 15歳成人

睡眠中に1ﾐｸﾛﾝ粒子を吸入した場合

年齢による沈着率の変化

(11)

Epithelium of trachea and bronchi

気管および気管支の上皮組織

→

→消化管

(12)

Epithelium of trachea and bronchi

気管および気管支の上皮組織

↓

血中へ

(13)

消化管

環境

初期状態

変換状態

ET

1

LN

ET

seq

BB

seq

bb

seq

BB

2

bb

2

BB

1

bb

1

ET

2

AI

3

AI

2

AI

1

LN

TH

LN

ETT

ET

seqT

LN

THT

BB

_seqT

bb

seqT

BB

_2T

bb

2T

BB

_1T

bb

1T

ET

2T

AI

_3T

AI

_2T

AI

_1T

血液

S

p

S

t

S

pt

クリアランスに関するコンパートメントモデル

(14)

化学形による血中や消化管移行率の変化

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 吸入後時間（日）血中移行（積算） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 吸入後時間（日）消化管移行（積算）

F

M

S

(15)

Epithelium of trachea and bronchi

基底

細胞

分泌細胞

気管および気管支の標的細胞

(16)

ゲル層 (5 µm)

繊毛＋ゾル層 (6 µm)

10 µm

分泌細胞の核 (標的)

マクロファージ層

肺胞・間質領域

30 µm

35 µm

15 µm

基底細胞の核

(標的)

500 µm

10 µm

気管および気管支の上皮組織の幾何学モデル

(17)

胃

小腸

大腸上部

大腸下部

血液

現在使われているICRPの胃腸管モデル

1 h

4 h

13 h

24 h

(18)

食道

早い過程

食道

遅い過程

胃内容物

小腸内容物

右結腸内容物

左結腸内容物

直腸Ｓ状結腸内容物

分

泌

器

官

歯

口腔粘膜

唾液腺

口腔

内容物

糞

壁

血漿

肝

(19)

血液

Ａ

Ｂ

尿

糞

10％

（5歳→45％）

90％

（55％←5歳）

２日

（5歳→9.1日）

110日

（30日←5歳）

80％

20％

現在使われているCsの組織系動態モデル

(20)

経口摂取されたCs-137の全身残留率

1.E-06

1.E-05

1.E-04

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

1

10

100 1000

摂取後時間（日）

全

身

残

留

割

合

1才

5才

10才

15才

成人

(21)

消化管壁

脳

心臓

その他骨格

皮膚

赤色骨髄

赤血球

肺

腎

肝臓

胃

内容物

膵臓

脾臓

その他臓器１その他臓器２

骨格筋

脂肪組織

小腸

内容物

大腸

内容物

汗（2％）

_{尿（85％）}

糞（13％）

12% 4% 2.5% 0.002% 4.998% 15% 1% 3% 6.5% (19%) 19% 5% 3% 2% 17% 5%

組織系動態モデルの高度化

Csの生理学的

薬物動態モデル

by Leggett(ORNL)

(22)

1.E-08

1.E-07

1.E-06

1.E-05

1.E-04

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

1

10

100 1000

10000

吸入後時間（日）

各

組

織

の

残

留

率

脳

心臓

肺

他臓器

肝臓

膵臓

脾臓

消化管壁

腎臓

脂肪組織

骨格筋

他骨格

赤色骨髄

薬物動態モデルによる残留率の計算

Cs-137、Type F、5ミクロン粒子の吸入

(23)

1.E-08

1.E-07

1.E-06

1.E-05

1.E-04

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

1

10

100 1000

10000

吸入後時間（日）

全

身

残

留

率

現行

男性(新）

女性（新）

全身残留率のモデルによる変化

Cs-137、Type F、5ミクロン粒子の吸入

(24)

検討中のモデル

体内の

無機ヨウ素

体内の

有機ヨウ素

甲状腺の

有機ヨウ素

糞

尿

現在使われているモデル

0.3

0.7 80 d

12 d

0.8

0.2 ヨウ素の組織系動態モデル

0.25 d

未確定

(25)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.01

0.1

1

10

100 吸入後時間（日）

各

組

織

の

残

留

率

甲状腺

肝臓

他臓器

腎臓

消化管

検討中の動態モデルによるヨウ素の残留率の計算

I-131、蒸気状ヨウ素元素の吸入

(26)

甲状腺内からの放射線が

甲状腺

に吸収される割合

唾液腺内からの放射線が

甲状腺

に吸収される割合

肺内からの放射線が

甲状腺

に吸収される割合

肝臓内からの放射線が

甲状腺

に吸収される割合

腎臓内からの放射線が

甲状腺

に吸収される割合

・・・・・・・・・・・

甲状腺内での50年間の総壊変数

唾液腺内での50年間の総壊変数

肺内での50年間の総壊変数

肝臓内での50年間の総壊変数

腎臓内での50年間の総壊変数

・・・・・・・・・・・

甲状腺に吸収された全エネルギー

呼吸気道、消化管、組織系動態モデル

人体数学ファントム

放射

_線加

重係

_数

(27)

現在使われている人体数学ファントム

W S Snyder, et al.

J.

(28)

線源組織での1壊変が各標的組織へ与える等価線量（Ｓｖ）：抜粋

計算例（Cs-137）

線源組織→→→→ ↓ ↓↓ ↓標的組織

Adrenals Brain Breasts Gall bl cont

LLI cont SI cont ST cont ULI cont Heart cont Adrenals 3.0E-12 7.8E-18 2.6E-16 1.1E-15 1.2E-16 3.2E-16 1.1E-15 3.6E-16 9.6E-16 Brain 7.8E-18 3.9E-14 2.5E-17 4.2E-18 7.4E-19 1.3E-18 6.8E-18 1.6E-18 3.1E-17 Breasts 2.6E-16 2.5E-17 1.3E-13 1.7E-16 2.7E-17 5.8E-17 2.9E-16 6.7E-17 1.1E-15 Gall bl wall 1.2E-15 3.5E-18 1.8E-16 4.0E-12 2.6E-16 1.6E-15 1.1E-15 2.7E-15 4.0E-16 LLI wall 1.2E-16 6.3E-19 2.6E-17 2.4E-16 1.6E-13 2.3E-15 3.7E-16 9.7E-16 3.4E-17 SI wall 3.2E-16 1.3E-18 5.8E-17 1.6E-15 2.6E-15 5.5E-14 7.5E-16 4.8E-15 9.3E-17 ST wall 9.9E-16 6.4E-18 3.0E-16 1.1E-15 5.3E-16 8.4E-16 9.5E-14 1.1E-15 6.5E-16 ULI wall 3.9E-16 1.6E-18 5.7E-17 2.9E-15 1.2E-15 5.4E-15 9.9E-16 1.0E-13 1.2E-16 Heart wall 1.1E-15 2.9E-17 1.2E-15 4.1E-16 4.6E-17 1.2E-16 9.6E-16 1.4E-16 1.3E-13 Kidneys 2.9E-15 3.5E-18 1.3E-16 1.4E-15 3.2E-16 8.5E-16 9.9E-16 8.2E-16 3.1E-16 Liver 1.7E-15 1.1E-17 3.3E-16 3.1E-15 1.0E-16 4.7E-16 5.9E-16 7.7E-16 8.1E-16 Lung 9.5E-16 5.8E-17 9.7E-16 2.8E-16 3.8E-17 8.6E-17 4.5E-16 9.9E-17 1.8E-15 Muscle 4.8E-16 1.1E-16 2.1E-16 4.7E-16 5.0E-16 4.6E-16 4.1E-16 4.3E-16 3.6E-16 Ovaries 1.5E-16 7.5E-19 2.8E-17 4.3E-16 5.1E-15 3.4E-15 2.7E-16 2.9E-15 4.8E-17 Pancreas 3.9E-15 9.1E-18 3.0E-16 2.5E-15 2.1E-16 5.6E-16 4.6E-15 6.3E-16 9.6E-16 Bone marrow 1.1E-15 3.9E-16 2.8E-16 4.4E-16 8.7E-16 7.3E-16 3.5E-16 6.1E-16 4.9E-16 Bone surface 5.9E-16 6.8E-16 2.0E-16 2.2E-16 3.8E-16 2.9E-16 2.1E-16 2.5E-16 3.2E-16

(29)

H

H Schlattl

Schlattl

Schlattl, et al.

, et al.

Phys. Med. Biol., 55 (2010) 6243

Phys. Med. Biol., 55 (2010) 6243より

より

ICRPによるボクセルファントムの定義

男性

176 cm

76 kg

女性

163 cm

60 kg

(30)

0

2

4

6

8

10

12

0.01

0.1

1

10 粒子径（ミクロン）

線

量

係

数

（

n

S

v/

B

q

）

1歳

5歳

10歳

成人

現在使われているCs-137の線量係数

Cs-137、Type F 粒子の吸入

ICRP CD-ROMに基づく

(31)

0

2

4

6

8

10

12

0.01

0.1

1

10 粒子径（ミクロン）

線

量

係

数

（

相

対

値

）

1歳

5歳

10歳

成人

現在使われているCs-137の線量係数

ICRP CD-ROMに基づく

Cs-137、Type F 粒子の吸入

呼吸量で補正

(32)

1.E-07

1.E-06

1.E-05

1.E-04

1.E-03

0.1

1

10

100 空間線量率（µSv/h）

C

s-1

3

7 空

気

中

濃

度

（

B

q/

c

m

3

）

線源情報の推定の重要性

http://www.nsc.go.jp/anzen/shidai/genan2011/genan024/index.htmlよりプロット

空気中

濃度限度

365日間

で1 mSv

3月下旬

25 km～45 km

(33)

体内放射能の測定値からの線量の評価

1.E-06 1.E-05 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1 10 100 1000 摂取後時間（日） C s-13 7 全身残留割合 1才 5才 10才 15才成人 1.E-06 1.E-05 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 0.1 1 10 100 吸入後時間（日） I-13 1 甲状腺残留割合 1才 5才 10才 15才成人

M

_{(t)：摂取 t 日後の体内放射能測定値}

m

_{(t)：摂取 t 日後の体内残留率計算値}

C

：線量係数（Sv/Bq）

)

(

)

(

t

m

t

M

I =

摂取放射能

(Bq)

実効線量

E

₌

C

_×

I

(Sv)

(34)

摂取シナリオ推定の重要性

例題(1)

4月1日～6日に断続的にI-131の放出

_{4月8日に7才の子供の甲状腺計測で}

1500Bqが検出

実効線量係数＝9.4×10

-5

mSv/Bq

（5才児の蒸気状ヨウ素元素の吸入）

摂取シナリオ1： 4月1日に吸入摂取

残留率（7日）＝0.124

摂取量＝1500／0.124＝12100 Bq

預託実効線量＝

1.1 mSv

摂取シナリオ2： 4月6日に吸入摂取

残留率（2日）＝0.215

摂取量＝1500／0.215＝6980 Bq

預託実効線量＝

0.66 mSv

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 2 4 6 8 10 吸入後時間（日） I-1 3 1 甲状腺残留割合 1才 5才 10才 15才成人

4/1

4/6

(35)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 20 40 60 80 100 摂取後時間（日） C s-1 3 7 全身残留割合 1才 5才 10才 15才成人

摂取シナリオ推定の重要性

例題(2)

4月1日にCs-137の放出があり、一帯

が汚染。

6月30日にその地域の7才の子供の全

身計測で10000Bqが検出

_{実効線量係数＝9.6×10}

-6

_mSv/Bq

（5才児の経口摂取）

摂取シナリオ1： 4月1日に摂取

残留率（90日）＝0.0695

摂取量＝10000／0.0695＝144000 Bq

預託実効線量＝

1.4 mSv

_{摂取シナリオ2： 4月1日～6月29日に}

一様に慢性摂取

預託実効線量＝

0.32 mSv

4/1

(36)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 20 40 60 80 100 摂取後時間（日） C s-1 3 7 全身残留割合 1才 5才 10才 15才成人

(Microsoft PowerPoint - 11\210\300\221S\212\307\227\235\220\316\236\322\222\361\213\237.ppt)

内部被ばくにおける防護量と

その評価方法

名古屋大学・医・保健

石榑信人

日本放射線安全管理学会

第10回学術大会

2011年12月01日、横浜

防護量

防護量は、

障害を

防止

防止

防止

防止

するための方策を、

計画

計画

計画

計画

、

実行

実行

実行

実行

、

評価

評価

評価

評価

するために

認知された

科学的基盤

科学的基盤

科学的基盤

科学的基盤

に立ち

確率的影響

確率的影響

確率的影響

確率的影響

の発生確率と関連付けて

実用主義的

実用主義的

実用主義的

実用主義的

な手法により確立された

放射線に関わる量

内部被ばくと外部被ばくとで共通の防護量

ところが内部被ばくでは；

感受性部位が臓器内で偏在している場合が問題

対処：呼吸器、骨、消化管は感受性部位の吸収線量を計算

短飛程（組織中で数10ミクロン）のα線も問題

対処：線質効果は放射線加重係数により補正

（光子と電子は1、陽子は2、α粒子は20）

臓器間で吸収線量が不均等となる場合が問題

対処：不均等照射は組織加重係数で補正

（骨髄、肺は0.12、生殖腺は0.08、肝臓、甲状腺は0.04）

体内に長く残り、被ばくし続ける場合が問題

対処：乳幼児、児童は70歳までの総線量を計算

成人は一律に50年間の総線量を計算

ICRP

空気中濃度 × 呼吸量 × 線量係数 ＝ 実効線量

Bq/cm

3

cm

3

mSv/Bq

mSv

ICRP

食品中濃度 × 摂取量 × 線量係数 ＝ 実効線量

Bq/kg kg mSv/Bq

mSv

ICRP ICRP

体内放射能 ÷ 残留率 × 線量係数 ＝ 実効線量

Bq

mSv/Bq

mSv

ルーティンとしての内部被ばく線量評価

本講演

空気中濃度 × 呼吸量 × 線量係数＝実効線量

_cm

_mSv/Bq

_mSv

食品中濃度 × 摂取量 × 線量係数＝実効線量

体内放射能 ÷ 残留率 × 線量係数＝実効線量