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Vol.23 , No.2 , 2015 ○第46回計測部会 教育講演 司会 東京慈恵会医科大学附属柏病院 庄司 友和 「モンテカルロシミュレーションの原理と応用」 藤田保健衛生大学 加藤 秀起 シンポジウム シンポジウム テーマ「シミュレーションを活用しよう」 司会 山梨大学医学部附属病院 坂本 肇 東京慈恵会医科大学附属柏病院 庄司 友和 (1) 一般撮影領域におけるモンテカルロ計算ツール 茨城県立医療大学 佐藤 斉 (2) 汎用コードEGS5とX線CTでの応用 名古屋大学 小山 修司 名古屋大学 小山 修司 (3) 遮へい計算への応用 金沢大学附属病院 能登 公也 ○入門講座3(計測学) 「放射線計測学概論 ̶計測の目的と対象̶」 藤田保健衛生大学 浅田 恭生 ○専門講座1(計測学) 「放射線業務従事者の被ばく管理」 (株)千代田テクノル 山崎 和也公益社団法人 日本放射線技術学会 計測部会
第
43 回 日本放射線技術学会 秋季学術大会
第
46 回計測部会ご案内
会場:金沢ニューグランドホテル (金沢市) 第7会場 (銀扇)
日時:平成
27 年 10 月 10 日(土) 9:00∼12:00
*今大会は会場ごとに施設が分かれております。 ○金沢市文化ホール:第1 第 4 会場 ○金沢ニューグランドホテル:第5 第8会場 ○石川県文教会館:第9 第 10 会場○ 巻頭言 「研究の奨め」 首都大学東京 加藤 洋・・・1 ○ 第 46 回計測部会 日時:平成27 年 10 月 10 日(土)9:00∼12:00 場所:金沢ニューグランドホテル 5F 第7会場 教 育 講 演 9:00 10:00 司会 東京慈恵会医科大学附属柏病院 庄司 友和 「モンテカルロシミュレーションの原理と応用」 藤田保健衛生大学 加藤 秀起・・・2 シ ン ポ ジ ウ ム 10:00 12:00 テーマ:「シミュレーションを活用しよう」 司会 山梨大学医学部附属病院 坂本 肇 東京慈恵会医科大学附属柏病院 庄司 友和 1.一般撮影領域におけるモンテカルロ計算ツール 茨城県立医療大学 佐藤 斉 ・・・4 2.汎用コードEGS5 と X 線 CT での応用 名古屋大学 小山 修司 ・・・6 3.遮へい計算への応用 金沢大学附属病院 能登 公也 ・・・8 ○ 入門講座 3 ・平成27 年 10 月 8 日(木) 15:45 16:30 金沢市民文化ホール 3F 第 3 会場 「放射線計測学概論 ̶計測の目的と対象̶」 藤田保健衛生大学 浅田 恭生・・・9 ○ 専門講座 1 ・平成27 年 10 月 8 日(木) 15:00 15:45 金沢市民文化ホール 3F 第 3 会場 「放射線業務従事者の被ばく管理」 (株)千代田テクノル 山崎 和也・・・11 ○ 教育委員会企画 ・10 月 9 日(金) 13:30∼16:30 第 7 会場(銀扇) 「最先端の放射線診断と放射線治療技術の融合 ‐実践;(IPE)」
(5)Current approach for dosimetry for CBCT
東京慈恵会医科大学附属柏病院 庄司 友和・・・13 ○ フレッシャーズセミナー「寺子屋 金沢 ‐ 撮像と計測の基礎 ‐」 ・10 月 8 日(木) 9:00∼9:55 第 9 会場(石川県文教会館ホール) (1)放射線計測の基礎 名古屋大学 小山 修司・・・14 ・10 月 8 日(木) 9:55∼10:50 第 9 会場(石川県文教会館ホール) (2)診断領域における各放射線計測法 藤田保健衛生大学 浅田 恭生・・・15 ○ ハンズオンセミナー「寺子屋 金沢 ‐ 撮像と計測の基礎 ‐」 ・10 月 9 日(金) 13:30∼15:30 第 10 会場 A(石川県文教会館) (2)「医療被ばく測定法(平均乳腺線量;マンモグラフィ)」 兵庫医科大学病院 源 貴裕・・・16
・10 月 9 日(金) 13:30∼15:30 第 10 会場 B(石川県文教会館) (7)「医療被ばく測定法(CTDI;CT)」 稲城市立病院 落合幸一郎・・・17 ・10 月 9 日(金) 16:00∼18:00 第 10 会場 B(石川県文教会館) (8)「医療被ばく測定法(入射皮膚線量;一般撮影)」 山梨大学医学部附属病院 坂本 肇・・・18 ○ 第 45 回計測分科会発表抄録 教 育 講 演 5 「診断領域の国家標準と線量計の校正」 独立行政法人 産業技術総合研究所 齋藤 則生・・・19 討 論 会 テーマ:「診断領域標準測定法の確立について」 1.一般撮影・血管撮影領域 山梨大学医学部附属病院 坂本 肇・・・30 2.マンモグラフィ領域 藤田保健衛生大学 浅田 恭生・・・33 3.X 線 CT 領域 東京慈恵会医科大学附属柏病院 庄司 友和・・・35 ○ 平 成 26 年度計測分野に関する論文・発表 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・39 ○ セミナー参加の感想 ・第 1 回関東支部学術セミナー (群馬)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・47 ○ 大学院研究室 紹介 「首都大学東京 加藤洋研究室」 首都大学東京大学院 人間健康科学研究科 博士課程前期 秋葉保奈美・・・49 ○ 診断領域線量計標準センターご利用案内・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 50 ○ 診断領域線量計標準センターご利用基準・一覧 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 51 ○ 入会案内 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・53 ○ 編集後記
1
「研究の奨め」
計測部会会長 首都大学東京 加藤 洋 久々に ドラえもん と サザエさん を観たが,やはり楽しい番組である.しかし, 見方を変えれば我々の研究に通じるものがあると思われる.ドラえもんで登場する色々な 便利グッズは,「こうなったらいいな,こんなものがあったらいいな」という願望の産物で ある.その便利グッズのほとんどは飛躍しすぎた非現実的なものであるが,それがまた楽 しいのである.我々に目を向けると,研究の出発点も同様と私は考えているが,ある研究 者から「思い付きで研究を始めるのは研究に対して失礼である」と言われた.私はそうは 思わない.固定概念にとらわれず,自由な発想力で「こうなったらいいな,こんなものが あったらいいな」と常に考えることは個人の自由であり権利である.次なる目標はこれを 具現化すれば良いのであるが,これは大変な労力が必要である.しかし,具現化する過程 には楽しさが段々加わってくることが多いことも付け加える.かのEdison TA も「Geniusis 1 % inspiration and 99 % perspiration」と言っている.
一方,サザエさんでは,日常の些細な事柄を,あの短い時間枠で起承転結させている. このことは至難の技と感じられる.サザエさんの出発点は4コマ漫画であることから合点 がいくが,その構成する能力には敬服するものがある.我々に目を向けると,研究成果を 発表する術としては,学術大会での発表や学会誌への論文投稿がある.その際には,限ら れた時間枠,ページ数で研究成果を起承転結しなければならない. これら研究を進めた結果,「ポジティブデータが研究成果でネガティブデータは研究成 果とはいえない」というのも私は疑問詞をつけたい.研究のスピードを高めるためには, その様な研究も認められるべきと考える.「先人の轍は踏まない」ためにも公表すべきと考
える.前述したEdison TA も「I have not failed. I have just found 10,000 ways that will
not work」と言っている.
これを最後まで読んだ会員の方,研究を行いましょう.微力ではありますが計測部会も お手伝いさせていただきます.
! "! テ ー マ : モンテカルロシミュレーション
「 モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 原 理 と 応 用 」
藤 田 保 健 衛 生 大 学 医 療 科 学 部 放 射 線 学 科 加 藤 秀 起 は じ め に モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は , 確 率 的 要 素 を 含 む 現 象 や 事 象 を , 乱 数 を 利 用 し て コ ン ピ ュ ー タ 上 で 再 現 し 解 析 す る 方 法 で あ り , 様 々 な 分 野 に 応 用 さ れ て い る . 放 射 線 と 物 質 と の 間 で 起 こ る 相 互 作 用 は す べ て 量 子 力 学 的 な 確 率 分 布 に 従 っ て い る . 放 射 線 の 物 質 中 に お け る 振 る 舞 い は , 複 数 の 確 率 的 要 素 を 含 ん だ 事 象 で あ り , そ の 解 析 は モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 好 対 象 と な る . た だ し , 放 射 線 と 物 質 と の 相 互 作 用 の 確 率 密 度 関 数 は 相 互 作 用 の 種 類 そ れ ぞ れ に 特 異 的 で あ り , 他 分 野 の モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と は 異 な る 独 特 の 計 算 ア ル ゴ リ ズ ム が 必 要 と な る . 医 用 放 射 線 の 中 に も 光 子 線 と さ ま ざ ま な 種 類 の 粒 子 線 が あ り , そ れ ぞ れ の 放 射 線 を シ ミ ュ レ ー ト す る た め の 計 算 ア ル ゴ リ ズ ム は 当 然 異 な っ た も の と な る . 今 回 の 教 育 講 演 で は , X 線 ( 光 子 線 ) の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 計 算 処 理 ア ル ゴ リ ズ ム の 解 説 と と も に , い く つ か の 応 用 例 , 汎 用 モ ン テ カ ル ロ 計 算 コ ー ド を 紹 介 す る . 1 . モ ン テ カ ル ロ 計 算 処 理 右 図 に , X 線 撮 影 時 に 光 子 が 被 写 体 を 透 過 し て 検 出 器 へ 入 射 す る ま で の モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 処 理 の 簡 単 な フ ロ ー チ ャ ー ト を 示 す . 図 中 の 四 角 で 囲 っ た 項 目 が 乱 数 サ ン プ リ ン グ す る 箇 所 で あ る . こ の 場 合 の 「 乱 数 」 と は , 各 相 互 作 用 の 確 率 密 度 関 数 に 従 っ た 乱 数 を 意 味 す る . 疑 似 乱 数 発 生 ル ー チ ン で 発 生 し た 一 様 乱 数 を そ れ ぞ れ の 確 率 密 度 関 数 に 従 う 乱 数 へ 変 換 す る ア ル ゴ リ ズ ム こ そ が , ま さ に モ ン テ カ ル ロ 法 の 心 臓 部 で あ る . こ の 乱 数 変 換 方 法 に は , (1)直 接 法 , (2)棄 却 法 , (3)合 成 棄 却 法 の 3 種 類 が あ り , 図 中 の 各 項 目 に 応 じ て 乱 数 変 換 法 が 選 択 適 用 さ れ , 各 項 目 の 乱 数 サ ン プ リ ン グ 処 理 ア ル ゴ リ ズ ム は , ほ ぼ 確 立 さ れ て い る . 教 育 講 演 で は 各 項 目 の 計 算 処 理 ア ル ゴ リ ズ ム に つ い て 解 説 す る . 光子エネルギー 入射点 ・ 角度 自由行程長N
Y
特性X線 放出 ? (X , Y , Z) 被写体の中か? 相互作用の 種類 光電効果N
進行方向 再計算 光子エネルギー 散乱角度 散乱角度 光子エネルギー 放出角度終わり
干渉性 散乱 非干渉性 散乱Y
検出器面内か?N
Y
入射ピクセルに光子エネルギー をカウント 相互作用点! "! 教 育 講 演 で は , い く つ か の モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 応 用 例 を 紹 介 す る . 下 図 は 簡 単 な 人 体 ボ ク セ ル フ ァ ン ト ム の 胸 部 を 140 kV お よ び 60 kV で 撮 影 し た と き の , 被 写 体 を 透 過 し 受 像 器 に 入 射 す る エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス の 2 次 元 分 布 ( 被 写 体 コ ン ト ラ ス ト ) を 画 像 化 し た も の で あ る . 左 が 一 次 線 成 分 の み , 中 央 が 散 乱 線 成 分 の み , 右 が 一 次 線 と 散 乱 線 を 合 計 し た 画 像 で あ る . モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は 一 次 光 子 と 散 乱 光 子 を 分 離 し て カ ウ ン ト す る こ と が で き る の で , 散 乱 線 が 画 像 に ど の よ う に 影 響 し て い る の か を , 視 覚 的 に 観 察 す る こ と が で き る . 3 . 汎 用 モ ン テ カ ル ロ 計 算 コ ー ド 現 在 , 種 々 の 汎 用 モ ン テ カ ル ロ 計 算 コ ー ド が 利 用 可 能 に な っ て い る . よ く 利 用 さ れ て い る 代 表 的 な コ ー ド お よ び イ ン タ ー ネ ッ ト サ イ ト を 下 記 に 記 す .
・EGS5 (Electron Gamma Shower)
http://rcwww.kek.jp/egsconf/
・Geant4 (Geometry and Tracking)
http://geant4.cern.ch
・PHITS (Particle and Heavy Ion Transport code System)
! "! テ ー マ : モンテカルロシミュレーション
「 一 般 撮 影 領 域 に お け る モ ン テ カ ル ロ 計 算 ツ ー ル 」
茨 城 県 立 医 療 大 学 佐 藤 斉 放 射 線 診 療 に お け る 放 射 線 防 護 の 目 標 は , 被 ば く の 正 当 化 と 診 療 目 的 と の バ ラ ン ス を 考 慮 し た 線 量 の 最 適 化 で あ る . 医 療 に お け る 放 射 線 の 利 用 は , 患 者 に 害 よ り も 便 益 を 多 く 与 え る も の で あ る と さ れ て い る た め , 診 療 の 現 場 で は 被 ば く の 正 当 化 に 関 し て 議 論 さ れ る 機 会 は 少 な か っ た .し か し ,国 際 放 射 線 防 護 委 員 会(ICRP)の 2007 年 勧 告 1 )に 示 さ れ て い る と お り , 放 射 線 被 ば く に よ り . そ の 個 人 が 必 要 と す る 情 報 を 提 供 で き る か ど う か , 個 々 の 患 者 に 対 し て 害 よ り も 便 益 を 多 く 与 え る か ど う か に つ い て , 適 時 に , あ る い は 個 々 に 正 当 化 の 判 断 基 準 を 見 直 す こ と が で き る 体 制 が 必 要 と さ れ る . ま た , 線 量 の 最 適 化 は ,ICRP の 診 断 参 考 レ ベ ル の 考 え 方 2 - 4 )や 国 際 原 子 力 機 関 に よ る 安 全 基 準 5 )な ど が 適 用 さ れ る . 診 断 参 考 レ ベ ル は , 特 定 の X 線 診 断 検 査 に よ る 患 者 線 量 が 適 切 な 範 囲 で あ る か , す な わ ち 著 し く 高 線 量 や 低 線 量 で あ る か ど う か , 防 護 が 十 分 に 最 適 化 さ れ た か ど う か に つ い て 検 討 し , さ ら に , 何 ら か の 是 正 措 置 が 必 要 か ど う か を 決 定 す る た め に 診 療 の 現 場 で 用 い る た め の 値 で あ る . こ れ ら の 考 え 方 に 基 づ き ,2000 年 に 森 ら が ガ イ ダ ン ス レ ベ ル の 値 を 提 案 し た 6 ). ま た , 2000 年 に 日 本 放 射 線 技 師 会 に よ り 被 ば く 線 量 低 減 の 目 標 値 が 示 さ れ ,さ ら に 再 検 討 し て 改 訂 し た 値 が 2006 年 に 示 さ れ た 7 ).日 本 放 射 線 技 術 学 会 等 に お い て も 新 た な 診 断 参 考 レ ベ ル の 設 定 に 向 け た 調 査 が 進 め ら れ ,2015 年 6 月 に は , 医 療 被 ば く 研 究 情 報 ネ ッ ト ワ ー ク (J-RIME) が 最 新 の デ ー タ に 基 づ い た 診 断 参 考 レ ベ ル ( DRLs 2015) を 示 し た . 診 断 参 考 レ ベ ル と の 比 較 に よ り , 患 者 線 量 の 低 減 方 策 を 検 討 す る こ と や , 画 像 水 準 の 評 価 と 連 動 さ せ た 線 量 の 評 価 を 行 う な ど の 目 的 で ,い く つ か の 計 算 ツ ー ル が 提 供 さ れ て い る . 人 体 の 被 ば く 線 量 評 価 で は , 臓 器 線 量 が 重 要 な 情 報 と な り , ま た , 臓 器 線 量 を 加 重 し て 加 算 し た 実 効 線 量 は 被 ば く 量 の お お ま か な 比 較 に 役 立 つ 有 用 な 指 標 で あ る . し か し , ほ と ん ど の 臓 器 で は 臓 器 線 量 を 直 接 測 定 す る こ と が 現 実 的 で は な い た め , 計 算 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 用 い る こ と が 有 効 な 手 段 と な る . モ ン テ カ ル ロ 法 に よ る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 は , 物 理 工 学 や 経 済 学 な ど 多 く の 分 野 で 現 象 の 理 解 や 予 測 な ど に 広 く 利 用 さ れ て き た . 医 療 分 野 で も 早 く か ら モ ン テ カ ル ロ 計 算 が 利 用 さ れ , 多 く の 研 究 成 果 が 報 告 さ れ て い る . 最 近 の 計 算 機 性 能 の 向 上 に 伴 い , こ れ ま で 大 型 計 算 機 で 走 ら せ た よ う な 大 型 ジ ョ ブ ク ラ ス で さ え も , 移 動 中 の 電 車 の 中 で ノ ー ト パ ソ コ ン に よ り 計 算 を 行 い , 精 度 が 高 い 結 果 を 得 る こ と も 可 能 と な っ た . 医 療 分 野 で よ く 利 用 さ れ て い る 汎 用 モ ン テ カ ル ロ 計 算 コ ー ド に は MCNP5(A General! "!
計 算 結 果 の 使 用 目 的 が , 医 療 被 ば く 線 量 の 傾 向 を 把 握 す る こ と や , 大 ま か に 線 量 の 比 較 を す る と い う こ と で あ れ ば , モ ン テ カ ル ロ 計 算 結 果 を さ ら に 係 数 化 し て 用 い る こ と も 妥 当
で あ る と 考 え ら れ る . グ ラ フ ィ カ ル ユ ー ザ イ ン タ ー フ ェ ー ス(graphical user interface: GUI)
を 利 用 し て 直 感 的 な 操 作 に よ り モ ン テ カ ル ロ 計 算 を 実 行 す る ソ フ ト ウ エ ア や , 代 表 的 な モ デ ル で の モ ン テ カ ル ロ 計 算 結 果 を 係 数 化 し , 計 算 に 必 要 な パ ラ メ ー タ を 設 定 す る だ け で 放
射 線 診 療 時 の 患 者 被 ば く 線 量 を 算 出 す る ソ フ ト ウ エ ア が 開 発 さ れ て い る .単 純 X 線 検 査 や
X 線 CT 検 査 に お け る 患 者 被 ば く 線 量 の 評 価 に 特 化 し た 計 算 ソ フ ト ウ エ ア と し て ,PCXMC
( PC program for X-ray Monte Carlo ) , CT dosimetry tool ImPACT
(http://www.impactscan.org/ctdosimetry.htm )等 が あ り , こ れ ら は 日 常 診 療 の 現 場 で 容 易 に 線 量 評 価 を 行 う た め に , そ れ ぞ れ の 利 用 目 的 に 応 じ て 使 用 す る こ と が で き る . こ れ ら の 使 用 目 的 が 限 定 さ れ た 医 療 被 ば く 線 量 計 算 ソ フ ト ウ エ ア は , 内 部 が ほ と ん ど ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス と な っ て お り , 計 算 条 件 の 適 用 方 法 や 計 算 結 果 の 解 釈 に は 十 分 な 検 討 を 要 す る . 基 本 的 に , 放 射 線 の 挙 動 を 解 析 す る モ ン テ カ ル ロ 計 算 は , あ る 条 件 の も と で 測 定 値 と モ ン テ カ ル ロ 計 算 の 結 果 が 一 致 す る の で あ れ ば , よ く 似 た 計 算 体 系 で あ れ ば モ ン テ カ ル ロ 計 算 結 果 は 測 定 値 を 再 現 す る で あ ろ う と い う 前 提 で 用 い る こ と が で き る . い ず れ も , そ れ ぞ れ の モ デ ル の 特 徴 と 結 果 の 不 確 か さ の 範 囲 や 適 用 限 界 を 良 く 理 解 し た 上 で 用 い る こ と が 有 用 な 患 者 線 量 の 評 価 手 段 と な る . こ こ で は こ れ ら の こ と を 念 頭 に , 一 般 撮 影 領 域 の 患 者 線 量 評 価 に 用 い ら れ て い る , モ ン テ カ ル ロ 法 を 利 用 し た い く つ か の 計 算 ツ ー ル に つ い て 述 べ る .
1) ICRP, 2007. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological
Protection. ICRP Publication 103, Ann. ICRP.37(2-4) 2007
2) ICRP, 2001b. Radiation and your patient: a guide for medical practitioners. ICRP
Supporting Guidance 2, Ann. ICRP.31(4) 2001
3) ICRP, 2004a. Managing patient dose in digital radiology. ICRP Publication 93, Ann.
ICRP.34(1) 2004
4) ICRP, 2007. Radiological Protection in Medicine. ICRP Publication 105, Ann. ICRP.37(6)
2007
5) IAEA. International Basic Safety Standards for Protection Sources, Safety Series 115.
STI/PUB/996. International Atomic Agency, Vienna, Austria.1996
6) 森 剛 彦 , 武 藤 裕 衣 , 佐 藤 斉 , 長 谷 川 光 昭 .X 線 診 断 撮 影 条 件 に 基 づ く 被 ば く 線
量 と わ が 国 に お け る ガ イ ダ ン ス レ ベ ル の 提 案 . 日 本 医 放 会 誌2000; 60(7): 389-395
7) 日 本 放 射 線 技 師 会 医 療 被 ば く ガ イ ド ラ イ ン 委 員 会 .放 射 線 診 療 に お け る 線 量 低 減 目
! "! テ ー マ : シミュレーションを活 用 しよう
「 汎 用 コ ー ド E G S 5 と X 線 C T で の 応 用 」
名 古 屋 大 学 脳 と こ こ ろ の 研 究 セ ン タ ー 小 山 修 司 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は , い ろ い ろ な 学 問 分 野 で , 実 測 と 合 わ せ て 行 わ れ て き た 重 要 な 技 術 で あ る . 近 年 , 医 用 放 射 線 技 術 の 世 界 で も , 実 測 と 合 わ せ て こ れ が 行 わ れ て き て い る . 放 射 線 の 振 る 舞 い は 基 本 的 に 確 率 過 程 に 支 配 さ れ る た め , シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に お い て も , 確 率 論 に 基 づ く モ ン テ カ ル ロ ・ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン が 有 効 で あ る . モ ン テ カ ル ロ ・ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に は , プ ロ グ ラ ミ ン グ ・ コ ー ド を 研 究 者 が 最 初 か ら す べ て 作 成 す る も の , 計 算 の 主 要 部 分 が 用 意 さ れ て い て 研 究 者 が 任 意 の 実 験 状 況 を 書 き 加 え て 動 作 さ せ る も の ( 汎 用 コ ー ド ), X 線 CT な ど に 特 化 し て あ る 程 度 の パ ラ メ ー タ を 入 力 し て 計 算 さ せ る も の な ど が あ る . こ こ で は , 我 々 が 使 用 し て い る 汎 用 コ ー ド の 一 つ に つ い て 説 明 し , こ の X 線 CT で の 応 用 に つ い て 述 べ た い と 思 う .汎 用 コ ー ド に も い ろ い ろ な も の が あ り , 有 名 な も の に MCNPX, Giant4, Phits, FLUKA, MARS な ど が 公 開 さ れ て い る が , 我 々 は 高 エ ネ ル ギ ー 加 速 器 研 究 機 構 ( KEK) が 提 供 し て い る ElectronGammaShowerver.5( EGS5) を 使 用 さ せ て い た だ い て い る . EGS5 は , 初 期 の プ ロ ト タ イ プ の 開 発 が ス タ ン フ ォ ー ド 大 学 で 1960 年 代 か ら 始 ま り ,1980 年 代 の EGS4 以 降 , KEK の 平 山 英 夫 氏 , 波 戸 芳 仁 氏 が コ ー ド の 開 発 ・ 改 良 を 行 っ て き て い る . EGS5 で は , 取 り 扱 う 粒 子 は , 電 子 , 陽 電 子 , 光 子 の み で あ る が , 特 に KEK で 低 エ ネ ル ギ ー 領 域 の 拡 張 が 行 わ れ ,下 限 は 1keV 程 度 ま で ,良 好 な 精 度 が 確 保 さ れ て い る た め ,診 断 領 域 エ ネ ル ギ ー の X 線 の 計 算 に は 適 し て い る と 考 え る . EGS5 で は ,線 源 の 粒 子 の 種 類 ・ エ ネ ル ギ ー ・ 射 出 方 向 や 吸 収 線 量 の 取 得 方 法 な ど を 記 述 す る ユ ー ザ ー コ ー ド , 使 用 す る 物 質 の 組 成 や 状 態 な ど を 記 述 す る 組 成 フ ァ イ ル , 幾 何 学 的 な 構 造 や 位 置 関 係 を 記 述 す る 構 造 フ ァ イ ル と ,各 種 輸 送 計 算 を 行 う 演 算 部 分 が あ る( Fig.1). ユ ー ザ ー は , 前 者 の 部 分 を 記 述 し , 演 算 開 始 を 行 う と , 後 者 の 部 分 と コ ー ド が 合 成 さ れ , コ ン パ イ ル の 後 , 実 行 さ れ 計 算 結 果 が 記 録 さ れ る . EGS5 の 記 述 言 語 は Fortran で あ り , コ ン パ イ ル お よ び 実 行 は , Linux 上 で 行 わ れ る . 標 準 的 に は , Windows 上 で cygwin と い う Linux の デ ィ ス ト リ ビ ュ ー シ ョ ン を イ ン ス ト ー ル し , こ れ を 起 動 し て そ の コ ン ソ ー ル 上 で EGS5 を 実 行 す る .シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド の 記 述 は Windows 上 で , 適 当 な テ キ ス ト エ デ ィ タ を 用 い て 行 う . コ ー ド の 記 述 は , 通 常 , 最 初 か ら 行 う
! "! ー が 記 述 す る 前 述 の 組 成 フ ァ イ ル は ,単 体 元 素 ,化 合 物( 水 ,ア ク リ ル 樹 脂 な ど ),混 合 物 ( 空 気 , 乳 腺 と 脂 肪 の 混 合 組 織 な ど ) ご と に 決 ま っ た 書 式 で 記 述 す る が , こ れ も サ ン プ ル の 中 に 使 用 し た い も の が あ れ ば そ れ を 用 い る こ と が で き る . ま た , 自 身 で 記 載 す る 場 合 , 化 合 物 ・ 混 合 物 に つ い て , ど の よ う な 物 質 で も 記 述 す る こ と が 可 能 で あ る . 構 造 フ ァ イ ル の 記 載 に つ い て , 実 際 に は 2 通 り の 方 法 が あ る . 1 つ は 構 造 フ ァ イ ル を 作 成 し て 使 用 す る 場 合 で あ る が ,KEK で 用 意 さ れ た Cgview と 呼 ば れ る ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 利 用 し て ,構 造 を グ ラ フ ィ カ ル に 表 示 し 作 成 を 行 う 方 法 と , も う 1 つ は ユ ー ザ ー コ ー ド 内 に 決 ま っ た 形 式 で 記 述 す る 方 法 で あ る . い ず れ の 方 法 で も , 円 筒 や 球 , 直 方 体 な ど 数 式 で 記 述 で き る 構 造 を 組 み 合 わ せ る こ と で , 複 雑 な 構 造 を 記 述 し て 行 く . さ ら に 複 雑 な 構 造 を 記 述 す る 場 合 は , 空 間 を 細 か い ボ ク セ ル に 分 割 し て , そ れ ぞ れ に 物 質 を 割 り 付 け て 記 述 す る . ユ ー ザ ー コ ー ド の 中 で は , 組 成 フ ァ イ ル と 構 造 フ ァ イ ル の 中 身 を 引 用 し , さ ら に 線 源 の 種 類 と エ ネ ル ギ ー , 起 点 と 射 出 方 向 , 物 質 に 付 与 さ れ る エ ネ ル ギ ー の 取 得 方 法 な ど を 記 述 す る . 線 源 の エ ネ ル ギ ー や 射 出 方 向 は , コ ー ド 内 で 乱 数 を 発 生 さ せ る こ と に よ り , 実 測 し た ス ペ ク ト ル を 組 み 込 ん だ り , X 線 束 に よ る 任 意 の 大 き さ の 照 射 野 を 作 っ た り す る こ と が 可 能 で あ る . ま た , 付 与 エ ネ ル ギ ー の 取 得 に お い て は , あ る 領 域 の エ ネ ル ギ ー を 積 算 す る だ け で な く , そ の 領 域 に 入 射 す る 個 々 の 粒 子 を エ ネ ル ギ ー ご と に カ ウ ン ト し て ス ペ ク ト ル を 取 得 す る こ と も 可 能 で あ る . さ ら に , 個 々 の 粒 子 に ラ ベ ル を 付 し , 直 接 線 と 散 乱 線 に 分 け て 数 え る こ と も で き る .
EGS5 を 利 用 し た 研 究 例 を 紹 介 す る . Fig.2 は , CTDoseIndex( CTDI) を 想 定 し た フ ァ ン ト ム 内 線 量 分 布 を , 横 断 面 上 で フ ァ ン ト ム 中 心 を 通 る 軸 方 向 に 沿 っ て 相 対 線 量 で 表 示 し た グ ラ フ で あ る . 直 径 32cm, 奥 行 き 15cm の ア ク リ ル 樹 脂 円 筒 フ ァ ン ト ム 中 に , 直 径 1mm で CT 用 電 離 箱 の 長 さ と 同 じ 10cm の エ ネ ル ギ ー 積 算 領 域 を 設 け て , シ ン グ ル ス キ ャ ン を 行 っ た 場 合 の 各 深 さ で の 相 対 線 量 を 表 し て い る . 想 定 し た X 線 CT 装 置 は , 東 芝 製 Aquilion64 で , 線 源 と し て , フ ァ ン ビ ー ム X 線 の フ ァ ン 角 3 ご と に 線 量 と 半 価 層 を 実 測 し て , 半 価 層 か ら ス ペ ク ト ル を 推 定 し , こ れ ら を 組 み 込 ん だ . 図 よ り , 最 も 線 量 が 高 く な る と こ ろ が 表 面 よ り や や 深 部 の と こ ろ で あ る こ と , こ の 現 象 が 散 乱 線 に よ っ て 起 こ っ て い る こ と が わ か る .こ の 様 な 線 量 分 布 は ,CTDI で 測 定 さ れ る 10cm( ま た は ,そ れ よ り 広 い 範 囲 ) の 体 軸 方 向 線 量 の 積 算 時 に 見 ら れ , 線 量 プ ロ フ ァ イ ル 頂 点 を 含 む 部 分 だ け で 見 る と , こ の よ う な ビ ル ド ア ッ プ 様 の 現 象 は 見 ら れ な い . こ れ も , 付 与 エ ネ ル ギ ー の 取 得 の 工 夫 に よ っ て 分 析 で き る . 詳 し い 分 析 に つ い て は 文 献 1 )を 参 照 さ れ た い . な お ,当 日 は ,X 線 CT で の さ ら な る 応 用 に つ い て 述 べ た い と 思 う .
[1] Haba T, Koyama S, Ida Y: Influence of difference in cross-sectional dose profile in a CTDI phantom on X-ray CT dose estimation: a
Monte Carlo study, Radiol Phys Technol, 7, 133–140, 2014
Table1 shows the conformity of the MC simulation
with measurement. The depth shows the distance from the phantom surface to the center of the CT ionization
cham-ber. Each CTDI100was normalized to CTDI100 at 11 mm
depth in the simulation and the measurement. The PD was within ±2.7 % at all depths.
3.2 Cross-sectional dose profile in CTDI phantom calculated by MC simulation
Figure6 shows the cross-sectional dose profile with the
CTDI100method of the body phantom in the helical X-ray
CT. The depth indicates the distance from the upper to the lower phantom surface. The deposition energy at each depth was normalized to the deposition energy at the phantom surface. The cross-sectional dose profile showed that the maximum dose position was deeper than the phantom sur-face. The maximum dose position was also deeper than the phantom surface in the scattering X-ray component. The maximum dose position was on the phantom surface in the primary X-ray component. This effect was observed in all measurement methods, although the positions and magni-tudes of the maximum doses were different.
Figures7 and 8 show the cross-sectional dose profiles
for comparison of the difference for various methods in
each X-ray CT scanner. Figure7shows the cross-sectional
dose profile in the helical X-ray CT. The maximum dose
position of the CTDIAAPM/transmethod was deeper than that
of the CTDI100 method. This result was common to the
head and body phantoms. The cross-sectional dose profile in the head phantom was more uniform than that in the
body phantom. Figure8 shows the cross-sectional dose
profile in the cone-beam X-ray CT. The tendency of the
cross-sectional dose profile was similar in the CTDIAAPM/
stayand CTDI100methods. The maximum dose position of
the CTDI300method was deeper than that of the CTDI100or
CTDIAAPM/stay method. This result was common to the
head and body phantoms. The cross-sectional dose profile in the head phantom was more uniform than that in the body phantom.
4 Discussion
In Fig.5, the Al HVL and relative dose matched those
reported by Geleijns et al. [12]. These results provide
validation of the Al HVL and relative dose measured in this
study. Table1 shows the PD which represents the error
Table 1 Conformity of MC simulation with measurement Depth from the phantom
surface (mm) Normalized CTDI100 PD (%) Dsim Dmeas 11 1.0 1.0 0.0 59 0.94 0.93 1.1 81 0.84 0.85 -1.2 115 0.77 0.76 1.3 150 0.71 0.73 -2.7
Fig. 6 The cross-sectional dose profile performed by use of the
CTDI100 method for the body phantom in helical X-ray CT. The
continuous line indicates the total deposition energy of the primary and scattering X-ray components. The broken line indicates the deposition energy that came from the scattering X-ray component. The dotted line indicates the deposition energy that came from the primary X-ray component. The vertical broken line indicates the position of the peripheral CT ionization chamber (10-mm depth from the phantom surface)
Fig. 7 Cross-sectional dose profile in helical X-ray CT. The continuous line indicates the deposition energy for the
CTDIAAPM/transmethod. The
broken line indicates the deposition energy for the
CTDI100method. The vertical
broken line indicates the position of the peripheral CT ionization chamber (10-mm depth from the phantom surface)
138 T. Haba et al.
! "! テ ー マ : シミュレーションを活 用 しよう
「 遮 へ い 計 算 へ の 応 用 」
金 沢 大 学 附 属 病 院 放 射 線 部 能 登 公 也 放 射 線 の 物 質 内 で の 挙 動 を 追 跡 す る た め の モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は 理 工 学 ・ 医 学 の 分 野 で 多 く 利 用 さ れ て い る . 本 項 で は , モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 応 用 例 と し て 遮 へ い 計 算 へ の 応 用 に つ い て 紹 介 す る . モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 遮 へ い 計 算 利 用 は 実 は 応 用 で は な く , 最 も 基 本 的 に 利 用 さ れ る 分 野 で あ る . 放 射 線 施 設 を 安 全 に 管 理 す る た め の 事 前 評 価 と し て の 遮 へ い 計 算 は 重 要 で あ り , 特 に 原 子 炉 や 大 型 加 速 器 の 高 エ ネ ル ギ ー 放 射 線 に 対 す る 遮 へ い 計 算 に 利 用 さ れ て き た . モ ン テ カ ル ロ コ ー ド の 多 く は 高 エ ネ ル ギ ー 放 射 線 の 挙 動 追 跡 を タ ー ゲ ッ ト と し て 開 発 さ れ た も の で あ り , 医 療 放 射 線 の よ う な 低 エ ネ ル ギ ー 放 射 線 分 野 で の 遮 へ い 計 算 利 用 は あ ま り さ れ て こ な か っ た . 平 成 26 年 3 月 31 日 に 「 医 療 法 施 行 規 則 の 一 部 を 改 正 す る 省 令 の 施 行 に つ い て 」 の 一 部 改 正 に つ い て が 厚 生 労 働 省 医 政 局 長 通 知 医 政 発 0311 第 16 号 (以 下 , 通 知 331 号 )と し て 公 表 さ れ た . こ れ は , 全 通 知 で あ る 「 医 療 法 施 行 規 則 の 一 部 を 改 正 す る 省 令 の 施 行 に つ い て 」 平 成 13 年 3 月 12 日 の 医 薬 発 第 188 号 医 薬 局 長 通 知 (以 下 , 188 号 通 知 )を 改 正 す る も の で あ る . 今 回 の 改 正 で は , 近 年 の X 線 診 療 室 の 漏 え い 線 量 算 定 評 価 法 の 技 術 的 進 歩 に 対 応 す る も の で あ る . 本 発 表 で は , X 線 診 療 室 の 遮 へ い 計 算 に 重 点 を 置 き , モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 利 用 に つ い て 解 説 す る 予 定 で あ る .! "! 入門講座3(計測)
「放射線計測概論 ̶計測の目的と対象̶ 」
藤田保健衛生大学医療科学部放射線学科 浅田 恭生 【 は じ め に 】 放 射 線 計 測 学 は , 放 射 線 物 理 学 , 物 性 , 電 気 ・ 電 子 工 学 , 統 計 学 等 を 基 礎 と し て , 測 定 の 目 的 ,測 定 量 ,使 用 す る 検 出 器 の 特 性 等 に 関 わ る 多 く の 分 野 を 含 む 応 用 科 学 で あ る . 放 射 線 計 測 の 目 的 は , 1 . 放 射 線 の 種 類 , エ ネ ル ギ ー , フ ル エ ン ス な ど 放 射 線 場 の 量 の 測 定 2 . 放 射 線 と , 照 射 の 結 果 生 じ る 各 種 効 果 の 数 量 的 関 係 の 把 握 ( 放 射 線 場 に 固 有 の 放 射 線 量 と ,各 種 相 互 作 用 係 数 の 関 数 で 表 さ れ る 関 係 量 の 測 定 ) 3 . 試 料 中 に 含 ま れ る 放 射 性 核 種 の 同 定 , 定 量 等 が 挙 げ ら れ る .目 的 と す る 測 定 量 に 応 じ て ,測 定 方 法 ,測 定 器 な ど も 多 種 ,多 様 で あ る . 現 在 ,国 際 単 位 系( SIUnit)が 使 わ れ て お り そ の 体 系 は ,7 個 の 基 本 単 位 ,長 さ:m, 質 量 : kg, 時 間 : s, 電 流 : A, 熱 力 学 的 温 度 : K, 物 質 量 : mol, 光 度 : cdよ り な り , こ れ ら 基 本 単 位 の 組 み 合 わ せ で 作 ら れ る 単 位 を 「 組 立 単 位 」 と 呼 ぶ . 組 立 単 位 に は 2 種 類 有 り ① 固 有 名 称・記 号 を 持 た な い も の .例 え ば ,速 度 ,面 積 な ど が あ り ,② 重 要 な 単 位 , あ る い は 基 本 単 位 で は 複 雑 に な る 量 に は ,17 個 の 固 有 名 称 と 記 号 を 持 つ 単 位 が あ る .例 え ば , Hz, J, Pa, 放 射 線 関 連 で は Bq, Gy, ③ 番 目 に 「 補 助 単 位 」 と し て 2 個 あ り , そ れ は 平 面 角 (rad)ラ ジ ア ン と 立 体 角 (sr)ス テ ラ ジ ア ン で あ る . 更 に , 10 の 整 数 乗 倍 を 構 成 す る 「 接 頭 語 」( μ , m, k 等 ) が あ る . 他 方 , 放 射 線 の 分 野 で は , 放 射 線 の エ ネ ル ギ ー は eV で , 断 面 積 は barn で 表 す こ と が 多 い . 放 射 線 の 検 出 は , 放 射 線 と 検 出 器 物 質 と の 相 互 作 用 に よ り 検 出 器 に 吸 収 さ れ た エ ネ ル ギ ー に 比 例 し 生 じ た 電 荷 , 光 , 熱 等 で 測 定 す る . 荷 電 粒 子 は 直 接 物 質 を 電 離 ・ 励 起 し エ ネ ル ギ ー を 失 う と 共 に , 電 離 に よ り 生 じ た 高 速 電 子 が 更 に 電 離 ・ 励 起 に よ り エ ネ ル ギ ー を 失 う .光 子 の 場 合 は 光 電 効 果・コ ン プ ト ン 効 果 ,電 子 対 生 成 に よ り 生 じ た 高 速 電 子 が 物 質 を 電 離 ・ 励 起 し エ ネ ル ギ ー を 失 う . こ の エ ネ ル ギ ー 吸 収 過 程 は , 制 動 放 射 , 特 性 X 線 , 光 子 の 場 合 は 光 核 反 応 , 重 粒 子 で は 核 反 応 も 起 こ り , 検 出 器 に 吸 収 さ れ る エ ネ ル ギ ー は こ れ ら の 部 分 も 合 わ せ た も の と な る . 測 定 器 の 選 択 , 放 射 線 ・ 測 定 量 に 関 し 得 る 情 報 の 確 定 は , 1)放 射 線 の 種 類 , エ ネ ル ギ ー , 計 数 率 , 線 量 等 , 2)得 ら れ る で あ ろ う 計 数 率 , 線 量 等 の 大 き さ の 推 定 , 3)必 要 と す! "#! る 情 報 を 得 る の に 適 し た 測 定 器 の 選 択 , 4)測 定 条 件 ( 線 源 ・ 線 束 の 方 向 性 ・ 形 状 , 測 定 時 間 等 ) の 決 定 ・ 検 討 , 5)測 定 精 度 で あ る . 測 定 に は , 必 ず 誤 差 ( 真 の 値 と の 差 ) が つ き ま と う . 真 の 値 は 知 る よ し も 無 い が , 最 確 推 定 値 ( 平 均 値 ) は 同 一 条 件 で 多 数 回 の 測 定 で 知 る こ と が 出 来 る . 誤 差 の 要 因 と し て は , ① 測 定 原 理 の 不 完 全 さ , ② 計 測 器 の 構 成 ・ 動 作 , ③ 測 定 環 境 , 条 件 の 変 動 , ④ 測 定 者 の 癖 , 経 験 等 が あ る . こ れ ら の 要 因 に よ る 誤 差 は , 系 統 誤 差 , 偶 然 誤 差 , 間 違 い に 分 類 さ れ る . 系 統 誤 差 は 母 集 団 の 母 平 均 が 必 ず し も 真 値 を 表 し て い る 訳 で は 無 く , こ の 差 を 偏 り を 与 え る 原 因 に 基 づ く 誤 差 を 系 統 誤 差 と い う . 系 統 誤 差 は , 測 定 装 置 の 校 正 等 に よ り , 程 度 の 差 は あ る も の の 影 響 を 減 少 す る こ と が 可 能 で あ る . 偶 然 誤 差 は , 測 定 を 繰 り 返 す と き , 測 定 値 が ば ら つ き と な っ て 現 れ る 誤 差 で あ り , 統 計 的 な 性 質 が あ る .「 偏 り の 小 さ さ ,系 統 誤 差 」を 表 す の に 正 確 さ( accuracy)と い い 精 密 さ (precision)は 「 ば ら つ き 小 さ さ , 偶 然 誤 差 」 の 程 度 を 表 す . 全 体 の 総 合 的 な 良 さ を 精 度 と い う . 放 射 線 の 計 数 測 定 で は , 計 数 値 の 分 布 が ポ ア ソ ン 分 布 を な す こ と か ら 偶 然 誤 差 の 扱 い が 必 要 と な る . 間 接 測 定 に よ っ て 得 ら れ た 量 の 組 み 合 わ せ よ り か ら 求 め た 値 は , 誤 差 伝 播 則 に 基 づ き そ の 信 頼 範 囲 を 決 め る 必 要 が あ る .
11 専門講座(計測)
「放射線業務従事者の被ばく管理」
株式会社 千代田テクノル 山崎 和也 わ が 国 で 最 初 の 放 射 線 業 務 従 事 者 と な っ た の は 明 治 29(1896)年 に 東 京 帝 国 大 学 物 理 学 教 授 の 山 川 健 次 郎 と 助 教 授 鶴 田 賢 次 ら で あ り ,わ が 国 で 最 初 の エ ッ ク ス 線 発 生 実 験 を 行 っ た . レ ン ト ゲ ン の エ ッ ク ス 線 発 見 か ら 4 か 月 後 の 事 で あ っ た . こ の ほ か , 同 年 に 第 一 高 等 学 校 教 授 水 野 敏 之 丞 , 教 授 山 口 鋭 之 助 も 成 功 し て い る . 島 津 源 蔵 (島 津 製 作 所 )が 第 三 高 等 学 校 村 岡 範 為 馳 教 授 と エ ッ ク ス 線 写 真 に 成 功 し た の は 同 年 10 月 の 事 で あ っ た . ま た , 最 初 の 診 療 放 射 業 務 従 事 者 が 誕 生 し た の は 明 治 31(1898)年 の 事 で あ り , ド イ ツ か ら 輸 入 し た エ ッ ク ス 線 装 置 が 東 京 帝 国 大 学 及 び 陸 軍 軍 医 病 院 に 設 置 さ れ 医 療 用 エ ッ ク ス 線 装 置 と し て 使 用 さ れ た . 1898 年 か ら 1921 年 頃 ま で は エ ッ ク ス 線 装 置 の 国 産 開 発 時 代 で 自 ら の 手 を 蛍 光 版 に 写 し 測 定 す る 技 術 者 も い た こ と な ど エ ッ ク ス 線 障 害 の 知 識 も 非 常 に 低 か っ た 時 代 で あ り 当 時 の 推 定 年 間 被 ば く 線 量 は 900r(900mSv)にも達 していた 1 ). その後 昭 和 2(1927)年 に島 津 製 作 所 が養 成 所 を開 設 し,エックス線 技 師 学 校 に昇 格 して知 識 が広 まるにつれ被 ばく線 量 も下 がってきた.昭 和 12(1937)年 には内 務 省 が診 療 用 エックス線 装 置 取 締 規 則 を制 定 し防 護 衝 立 の使 用 ,プロテクターの使 用 等 を定 めたことなどにより年 間 被 ばく 線 量 は 240r(240mSv)に下 がってきている 1 ). 一 方 , わ が 国 で 本 格 的 な 個 人 モ ニ タ リ ン グ サ ー ビ ス が 始 ま っ た の は 昭 和 29(1954)年 末 の 事 で あ り , 米 国 か ら 輸 入 し た エ ッ ク ス 線 フ ィ ル ム と フ ィ ル ム バ ッ ジ ケ ー ス (ラ ン ダ ウ ア 社 製 )を 利 用 し た 千 代 田 レ ン ト ゲ ン 株 式 会 社 に よ る サ ー ビ ス が 開 始 さ れ た . こ の 当 時 の 平 均 年 間 被 ば く 線 量 は 1.55r(15.5mSv)で あ り 1 ), 主 に 非 破 壊 検 査 関 係 が 主 体 で あ っ た .昭 和 33(1958)年 に は サ ー ビ ス を 受 け て い る 人 数 は 3000 人 を 超 え て い る .当 時 の 平 均 年 間 被 ば く 線 量 は 約 5.7 mSv で あ り 2 ), 平 成 25 年 の 0.22mSv と 比 較 し て 約 25 倍 と な っ て い る . 昭 和 54(1979)年 か ら 平 成 26(2014)年 ま で の 業 種 別 平 均 被 ば く 線 量 の 推 移 を み る と ,当 初 は 非 破 壊 検 査 関 係 が 多 く , 昭 和 57(1982)年 に は 2mSv 近 く ま で 達 し て い る . 1980 年 代 は 東 北・上 越 新 幹 線 開 業 や 東 京 デ ィ ズ ニ ー ラ ン ド 開 園 と バ ブ ル に 向 け て 加 速 し て い た こ ろ で あ り 非 破 壊 検 査 関 係 で 個 人 線 量 測 定 サ ー ビ ス を 受 け て い た 人 数 は 毎 年 100 人 以 上 の 増 加 を 示 し て い る .し か し な が ら 増 加 傾 向 も 1982 年 を ピ ー ク と し て 減 少 に 転 じ 平 成 21(2009)年 に は 医 療 関 係 と 同 等 の 0.28mSv に 下 が っ て , 現 在 も こ の 水 準 を 保 っ て い る . こ れ に 対 し ,医 療 関 係 は 1980 年 の 0.48mSv か ら 徐 々 に 減 少 し 2014 年 に は 0.31mSv と な っ て い る . し か し な が ら 職 種 別 の 内 訳 を み る と , 技 師 の 方 の 被 ば く が 圧 倒 的 に 多 く 年 々 増12 加 し て い る の が 判 る . こ の よ う な 個 人 被 ば く 線 量 測 定 サ ー ビ ス は 昭 和 40(1965)年 代 か ら 各 社 が 開 始 し て お り , 昭 和 42(1967)年 に は 一 部 ガ ラ ス 線 量 計 の サ ー ビ ス が 開 始 さ れ た . こ の ガ ラ ス 線 量 計 が 現 在 , 千 代 田 テ ク ノ ル が サ ー ビ ス し て い る ガ ラ ス 線 量 計 の 先 駆 け と な る . ガ ラ ス 線 量 計 は 他 の 線 量 計 に 比 べ て 多 く の 利 点 を 持 つ が , 当 時 の ガ ラ ス 線 量 計 は ガ ラ ス 表 面 の 汚 れ に よ る 蛍 光 や プ レ ド ー ズ の 多 さ な ど に よ り 保 守 性 の 悪 さ や 低 線 量 測 定 の 限 界 か ら 次 第 に 衰 退 し て い っ た .し か し ,1980 年 代 初 め に 窒 素 ガ ス レ ー ザ ー に よ る 読 み 取 り 方 法 が 開 発 さ れ 再 び 脚 光 を 浴 び る よ う に な っ た 3 ). こ れ を 受 け て フ ィ ル ム バ ッ ジ 全 数 を ガ ラ ス 線 量 計 に 切 り 替 え た の は 平 成 13(2001)年 3 月 で あ っ た .現 在 で は 27 万 人 以 上 の 方 が ガ ラ ス 線 量 計 に よ る サ ー ビ ス を 受 け て い る . 個 人 被 ば く 測 定 器 は 前 述 の よ う に フ ィ ル ム バ ッ ジ か ら 始 ま っ た が , デ ジ タ ル 化 に 伴 う フ ィ ル ム 供 給 の 不 安 定 化 , 現 像 廃 液 の 処 理 等 の 問 題 か ら 現 在 で は 使 用 さ れ な く な っ て お り , 蛍 光 ガ ラ ス 線 量 計 や OSL 線 量 計 が 主 流 と な っ て い る . 蛍 光 ガ ラ ス 線 量 計 は 個 人 被 ば く 測 定 だ け で な く , マ ン モ グ ラ フ ィ 品 質 管 理 用 や 小 型 に で き る 特 性 を 活 か し て エ ッ ク ス 線 診 断 領 域 の 線 量 測 定 や 放 射 線 治 療 に お け る 放 射 線 品 質 管 理 と し て 使 用 さ れ , 更 に は 環 境 ガ ン マ 線 測 定 用 と し て 従 来 の TLD に 代 わ り 使 用 さ れ て い る . ま た , ビ ー ズ 状 や シ ー ト 状 に 加 工 し た 蛍 光 ガ ラ ス を 用 い て , 遠 隔 か ら 紫 外 線 を 照 射 し て 励 起 さ せ 蛍 光 を 高 感 度 カ メ ラ で 観 察 す る こ と に よ り 線 量 情 報 を 視 覚 的 に 評 価 す る 実 験 も 行 わ れ て い る 4 ). 参 考 文 献 1)中 間 光 雄 診 療 放 射 線 従 事 者 の 被 曝 と 防 護 フ ィ ル ム バ ッ ジ ニ ュ ー ス No.29 1969-12 2)松 本 進 個 人 モ ニ タ リ ン グ サ ー ビ ス の 歴 史 FBNews No.435 2013-3 3)大 森 隆 雄 池 上 徹 阿 井 孝 博 東 芝 レ ビ ュ ー 39(3)1984 4)山 本 幸 佳 飯 田 敏 行 高 線 量 率 環 境 に 対 応 す る 線 量 測 定 方 法 の 実 用 化 開 発 平 成 24 年 度 科 学 技 術 振 興 機 構 報 告
! "#! テーマ:最先端の放射線診断と放射線治療技術の融合 -実践:inter-professionaleducation(IPE)- 教育委員会企画(5)
CurrentapproachfordosimetryforCBCT
東京慈恵会医科大学附属柏病院 放射線治療室 庄司 友和現 在 on-board imager (OBI) や cone-beam CT(CBCT) な ど の X 線 イ メ ー ジ ン グ 手 法 は
Image-guided radiation therapy(IGRT)と し て 外 部 放 射 線 治 療 の 重 要 な ツ ー ル と し て 利 用 さ れ
て い る . 特 に CBCT を 撮 影 す る こ と に よ り 3 次 元 の 解 剖 学 的 情 報 収 集 が 可 能 に な り , そ の
断 面 画 像 を 用 い て 患 者 の 位 置 補 正 を 正 確 に 行 う こ と が で き る よ う に な っ た . し か し 高 頻 度
に CBCT を 撮 影 し た 場 合 , 組 織 に 与 え る 線 量 は 無 視 で き な い . ま た 外 部 照 射 に 伴 う リ ス ク
臓 器 は 線 量 体 積 ヒ ス ト グ ラ ム (dose volume histogram; DVH) を 用 い て 評 価 す る の が 一 般
的 で あ る が ,DVH に CBCT の 線 量 は 含 ま れ て い な い .よ っ て CBCT を 施 行 す る 際 は ,撮 影 条 件 の 最 適 化 , 臓 器 吸 収 線 量 の 管 理 , そ し て CBCT に よ る 線 量 が DVH に ど の よ う な 影 響 を 及 ぼ す か , 予 め 把 握 し て お か な け れ ば な ら な い . そ の よ う な 現 状 の 中 ,最 近 の 治 療 装 置 の CBCT 操 作 画 面 上 に は CT dose index(CTDI)が 表 示 さ れ る よ う な っ た .CTDI と は CT 領 域 で 利 用 さ れ て い る 線 量 指 標 で ,装 置 管 理 や 撮 影 条 件 を 決 定 す る 際 に 有 効 な 指 標 で あ る . し か し , 近 年 の ワ イ ド ビ ー ム 化 に 伴 い , ペ ン シ ル 型 CT 用 電 離 箱 ( 有 効 電 離 長 10 cm, 電 離 容 積 3 ml) よ り も ビ ー ム 幅 が 広 い 装 置 が 開 発 さ れ , 診 断 用 CT 装 置 の 線 量 測 定 法 は 複 雑 に な っ て い る .こ れ は 診 断 CT 装 置 に 限 ら ず ,治 療 装 置 の CBCT で も 同 様 で あ る . こ れ ら の 現 状 を 踏 ま え , シ ン ポ ジ ウ ム で は 診 断 用 CT 装 置 の 視 点 か ら , 今 日 ま で の CTDI の 変 遷 , ワ イ ド ビ ー ム 化 に 伴 う CTDI 測 定 の 最 近 の 動 向 , CTDI の 利 点 と 問 題 点 , 線 量 指 標 の 有 用 性 を 中 心 に 述 べ る 予 定 で あ る .
! "#! フレッシャーズセミナー(1)
放射線計測の基礎
名古屋大学 脳とこころの研究センター 小山 修司 放 射 線 計 測 に は , 診 断 領 域 , 治 療 領 域 , 核 医 学 領 域 な ど 様 々 な 領 域 が あ る . 取 り 扱 う 放 射 線 の 種 類 や 量 な ど も 異 な る わ け で あ る が , そ の 計 測 は 放 射 線 の 相 互 作 用 を 利 用 し て い る 点 で 共 通 し て い る 部 分 が 多 い . こ こ で は , 最 も 基 本 的 な , 気 体 の 電 離 を 用 い た 測 定 器 , す な わ ち 電 離 箱 を 中 心 に , 放 射 線 計 測 の 基 礎 と 応 用 の お 話 を し よ う と 思 う . 電 離 箱 で は , 空 気 の 電 離 電 荷 を 測 定 す る こ と で , 照 射 線 量 を 定 義 通 り に 計 る こ と が で き る . 照 射 線 量 の 単 位 が C/kg と い う こ と で ,電 離 箱 内 の 空 気 の 質 量 1kg あ た り に ,何 ク ー ロ ン の 電 荷 が 発 生 し た か , す な わ ち 何 ア ン ペ ア の 電 流 が 流 れ 出 し た か と い う 定 義 に 基 づ い て い る か ら で あ る . ( 1A は 1 秒 あ た り に 導 線 の あ る 断 面 を 1C が 通 過 す る と き の 電 流 の 量 で あ る .) 電 離 箱 で の 照 射 線 量 の 考 え 方 に お い て は , 二 次 電 子 平 衡 や 場 の 線 量 と い っ た 概 念 が 理 解 さ れ て い な い と い け な い . ま た , 実 際 の 測 定 に お い て は , 空 気 の 密 度 や 電 子 イ オ ン 対 再 結 合 と い っ た こ と も 考 慮 す る 必 要 が あ る . こ れ ら に つ い て は 当 日 詳 し く お 話 し た い . ま た , そ れ ら を 理 解 し た 上 で , 線 量 計 の 選 択 や 校 正 の 話 も 行 う 予 定 で あ る . と こ ろ で , 測 定 さ れ た 照 射 線 量 は , 通 常 そ の ま ま で 評 価 さ れ る こ と は 少 な く , 空 気 カ ー マ や 吸 収 線 量 に 変 換 さ れ て 評 価 に 使 用 さ れ る . 場 合 に よ っ て は , フ ァ ン ト ム 内 に 電 離 箱 を 配 置 し て 照 射 線 量 を 測 り , こ れ を 吸 収 線 量 に 変 換 し た り す る . こ の 妥 当 性 は ど う で あ ろ う か . こ の 辺 り の 話 も さ せ て い た だ こ う と 思 う .! "#! フレッシャーズセミナー(2)
診断領域における各放射線計測法
藤田保健衛生大学 浅田 恭生 診 断 領 域 X 線 に よ る 患 者 が 受 け る 線 量 を 算 出 す る た め の 計 測 法 ( 一 般 撮 影 , 乳 房 撮 影 , CT, 血 管 撮 影 ) に つ い て 紹 介 す る . 一 般 撮 影 は , 入 射 す る 最 大 値 を 評 価 す る た め , 入 射 皮 膚 線 量 を 線 量 指 標 と す る た め , 入 射 皮 膚 線 量 の 測 定 法 と し , 乳 房 撮 影 に つ い て は , 皮 下 脂 肪 の 吸 収 を 除 外 し た 全 て の 乳 腺 に 吸 収 さ れ た 平 均 線 量 を 指 標 と す る た め ,平 均 乳 腺 線 量 の 測 定 法 と す る .CT に つ い て は ,360 度 方 向 か ら X 線 が 入 射 す る た め , 線 量 プ ロ フ ァ イ ル を 積 算 す る CTDI(CTdoseindex)の 測 定 法 と す る . 血 管 撮 影 で は IVR 基 準 点 の 測 定 法 と す る . 測 定 器 と し て は 電 離 箱 線 量 計 を 基 本 と し , ト レ サ ビ リ テ ィ の と れ て い る 線 量 計 を 使 用 す る( 線 量 計 の 校 正 定 数 を も つ ).ま た ,診 断 領 域 X 線 エ ネ ル ギ ー は ,乳 房 撮 影 領 域 で 15keV 前 後 , 一 般 撮 影 領 域 で 20∼ 40keV, CT で 50∼ 70keV で あ る . こ の エ ネ ル ギ ー 域 で は エ ネ ル ギ ー の 相 違 で 補 正 係 数 が 変 わ る た め , 各 モ ダ リ テ ィ 用 の 電 離 箱 を 選 択 す る . X 線 質 を 測 定 す る た め に , ア ル ミ 減 弱 法 に よ る 半 価 層 測 定 を 行 い , 実 効 エ ネ ル ギ ー を 算 出 す る . 各 モ ダ リ テ ィ の 出 力 測 定 に つ い て は ,一 般 撮 影 で は ,空 中 で ,X 線 管 線 量 計 間 距 離 100cm, 照 射 野 10cm 10cm の 照 射 線 量 を 測 定 す る . 乳 房 撮 影 に お い て は , PMMA(polymethyl methacrylate)フ ァ ン ト ム 40mmを AEC(autoexposurecontrol)撮 影 し , そ の 撮 影 条 件 を 記 録 し ,そ の 条 件 に て 線 量 計 を 用 い て ,胸 壁 よ り 60mm,高 さ 40mm に て 配 置 し 測 定 す る . CT に つ い て は ,CT 用 の PMMA フ ァ ン ト ム( 体 幹 部 用 32cm,頭 部 ,小 児 用 16cm)を 用 い て , 線 量 計 を 中 央 ,4( 0,3,6,9 時 )方 向 に そ れ ぞ れ 挿 入 し ス キ ャ ン し ,CTDIw を 求 め る .血 管 撮 影 領 域 で は , PMMA20cm を テ ー ブ ル 上 に 配 置 し , ア イ ソ セ ン タ ー よ り 15cm 下 に 線 量 計 を 配 置 し 測 定 す る .! "#! ハンズオンセミナー(2)
平均乳腺線量の求め方
兵庫医科大学病院 放射線技術部 源 貴裕 人 口 動 態 統 計 2014 年 に よ る と 2013 年 に は 13,148 人 が 乳 が ん で 死 亡 し て お り ,一 生 の 内 に お よ そ 女 性 の 12 人 に 1 人 が 乳 が ん と 診 断 さ れ て い る . 2004 年 に は 厚 生 労 働 省 が 乳 が ん 検 診 へ の 乳 房 撮 影 導 入 に 関 す る 指 針 を 示 し , 乳 が ん 検 診 に お け る 乳 房 撮 影 の 必 要 性 が 重 要 視 さ れ , そ の 需 要 が 大 き く 増 し て き た . 一 方 , 医 療 に お け る 情 報 開 示 も 重 要 な 意 味 合 い を 持 つ よ う に な り , 国 民 の 医 療 被 ば く に 対 す る 関 心 も 高 ま っ て き て お り , 被 ば く 低 減 の み な ら ず , 被 ば く 線 量 評 価 が 我 々 の 重 要 な 業 務 へ と 変 わ っ て 来 た . 特 に 今 年 6 月 に 発 表 さ れ た 本 邦 で の 診 断 参 考 レ ベ ル ( DiagnosticReferenceLevel:DRL) の 導 入 に よ り , 今 後 , 各 施 設 に お い て の 線 量 管 理 ( 測 定 や 検 証 ) が 更 に 重 要 と な っ て く る と 思 わ れ る . 乳 房 撮 影 に お け る 被 ば く 線 量 評 価 は 一 般 撮 影 と 異 な り , 乳 が ん の ほ と ん ど が 乳 腺 組 織 か ら 発 生 す る こ と か ら 皮 膚 線 量 に 代 わ っ て 皮 下 脂 肪 に よ る 吸 収 を 除 外 し た 全 て の 乳 腺 に 吸 収 さ れ た 平 均 線 量 ( 平 均 乳 腺 線 量 ) で 評 価 す る . 今 ま で は , 米 国 放 射 線 専 門 医 会 ( American CollegeofRadiology:ACR) の 平 均 乳 腺 線 量 の 測 定 評 価 法 ( ACR 法 ) が 本 邦 の 基 準 と な っ て い た が , デ ジ タ ル 化 が 進 み FlatPanelDetector を 搭 載 し た 乳 房 用 X 線 装 置 も 普 及 し , さ ら に W タ ー ゲ ッ ト の 使 用 や 付 加 フ ィ ル タ の 組 み 合 わ せ も 多 様 化 し て き た こ と か ら , ACR 法 で は 対 応 し き れ な い 装 置 も 増 加 し た . そ の た め 現 在 で は ACR 法 に 比 べ EUREF( European OrganizationforQuality-AssuredBreastScreeningandDiagnosticServices) 法 が 平 均 乳 腺 線 量 の 主 流 と な っ て き た . 今 回 の ハ ン ズ オ ン セ ミ ナ ー で は , EUREF 法 を 用 い た 「 平 均 乳 腺 線 量 の 求 め 方 」 と し て , 線 量 計 の 選 択 , 半 価 層 の 測 定 お よ び 実 効 エ ネ ル ギ ー の 算 出 , 大 気 補 正 , 照 射 線 量 の 測 定 お よ び 吸 収 線 量 ( 平 均 乳 腺 線 量 ) へ の 換 算 に つ い て 概 説 し た の ち , あ ら か じ め 測 定 し て お い た 測 定 値 を も と に , そ れ ぞ れ の 値 を 算 出 す る 計 算 実 習 を 行 う こ と で , 平 均 乳 腺 線 量 の 求 め 方 を 理 解 し て い た だ き た い と 考 え て い る . な お , 日 本 放 射 線 技 術 学 会 放 射 線 技 術 学 叢 書 ( 25)「 医 療 被 ば く 測 定 テ キ ス ト( 改 訂 2 版 )」 を お 持 ち の 方 は , ご 持 参 頂 き た い .! "#! ハンズオンセミナー(7)
医療被ばく測定法(CTDI:CT)
稲城市立病院 放射線科 落合 幸一郎 近 年 , 日 本 で は 非 常 に 多 く の 放 射 線 診 療 が 行 わ れ て お り , 他 国 と 比 べ て 医 療 被 ば く が 大 き い こ と が 指 摘 さ れ て い る . な か で も ,X 線 CT 装 置 の 保 有 台 数 は 現 在 世 界 第 一 位 と 言 わ れ て お り , そ れ に 伴 い X 線 CT 検 査 に よ る 被 ば く の 問 題 も 大 き く , 現 場 で は よ り 適 正 な 被 ば く 管 理 が 求 め ら れ て い る . こ う し た X 線 CT に よ る 被 ば く 線 量 評 価 は 重 要 で あ り ,International Electrotechnical Commissio( IEC) の 規 格 IEC 60601-2-44 Ed.2 に お い て X 線 CT 装 置 に は CT Dose Index(CTDI)や Dose Length Product(DLP)を 表 示 す る こ と と な っ て い る . X 線 CT による患 者 被 ばくは一 般 撮 影 や透 視 などと異 なり,スキャンが始 まるとガントリの中 を移 動 し ながら,患 者 の周 囲 360 度 方 向 から X 線 が入 射 される.ここで患 者 体 内 のある一 点 に注 目 すると,ス キャンが進 むに従 い,順 次 線 量 プロファイルを形 成 していく.この線 量 プロファイルを積 算 する事 で, $ 線 CT の被 ばくは計 測 する事 ができるが,これを具 体 的 に行 う考 え方 が %&'( である.こ の CTDI や DLP の 測 定 法 や 値 に つ い て 理 解 す る こ と は ,検 査 に 伴 う 患 者 被 ば く の 評 価( 臓 器 の 等 価 線 量 , 実 効 線 量 な ど ) や , 装 置 の 性 能 評 価 ・ 精 度 管 理 す る た め に 重 要 な こ と で あ る . ま た 今 年 の 6 月 に は , 最 新 の 国 内 実 態 調 査 結 果 に 基 づ く 診 断 参 考 レ ベ ル ( Diagnostic
Reference Level :DRL) が 発 表 さ れ , 今 後 は ま す ま す 各 施 設 に お い て CTDI を 考 慮 し た 検 査
が 行 な わ れ て い く 事 と 思 わ れ る .! 今 回 のハンズオンセミナーでは,このCTDI についての解 説 と,測 定 値 を基 に実 際 に CTDI の算 出 を行 う予 定 である.より理 解 を深 めるため,日 本 放 射 線 技 術 学 会 放 射 線 技 術 学 叢 書 ( 25)「 医 療 被 ば く 測 定 テ キ ス ト ( 改 訂 2 版 )」 を お 持 ち の 方 は ご 持 参 く だ さ い .
! "#! ハンズオンセミナー(8)
医療被ばく測定法(入射皮膚線量:一般撮影)
山梨大学医学部附属病院 放射線部 坂本 肇 診 断 領 域 に お け る 標 準 測 定 で は , 多 く の 施 設 に て 測 定 が 可 能 で あ り , 精 度 が 担 保 で き る 簡 便 な 方 法 を 用 い る こ と が 要 求 さ れ る . 特 に , 一 般 撮 影 領 域 で 患 者 被 ば く 線 量 を 評 価 す る 場 合 ,X 線 照 射 方 向 が 限 定 さ れ 使 用 す る X 線 の 実 効 エ ネ ル ギ ー が 25∼ 40keV 程 度 で あ る た め , 人 体 が 受 け る 吸 収 線 量 は 皮 膚 面 が 最 も 高 く な り , 測 定 が 比 較 的 簡 便 で あ る 入 射 皮 膚 線 量 が 指 標 と な る . 今 回 の ハ ン ズ オ ン セ ミ ナ ー で は 日 本 放 射 線 技 術 学 会 計 測 部 会 が 推 奨 す る 標 準 測 定 法 に つ い て 解 説 す る . 一 般 撮 影 領 域 に お け る 入 射 皮 膚 線 量 の 標 準 測 定 は , 各 撮 影 に て 使 用 す る 撮 影 条 件 に お い て 空 中 で の X 線 出 力( 照 射 線 量 )測 定 と 半 価 層 測 定 を 行 い 計 算 に て 患 者 の 入 射 皮 膚 線 量 を 算 出 す る が ,今 回 の セ ミ ナ ー で は X 線 装 置 を 用 い る こ と が 出 来 な い た め ,実 測 定 部 分 は ス ラ イ ド を 用 い て 説 明 し 計 算 過 程 を 中 心 に 実 習 す る . 手 順 と し て は , 線 量 測 定 位 置 か ら 距 離 の 逆 二 乗 則 を 用 い て 皮 膚 表 面 の 照 射 線 量 を 計 算 し , 後 方 散 乱 係 数 の 補 正 , 吸 収 線 量 変 換 係 数 の 補 正 を 行 い , 空 中 で の 照 射 線 量 よ り 被 写 体 か ら の 後 方 散 乱 線 を 含 ん だ 皮 膚 表 面 で の 照 射 線 量 へ と 変 換 し 皮 膚 ( 軟 組 織 ) 吸 収 線 量 を 求 め る . ま た ,測 定 さ れ た 線 量 が 臨 床 使 用 に お い て 妥 当 で あ る か の 評 価 と し て ,2015 年 6 月 に 医 療 被 ば く 研 究 情 報 ネ ッ ト ワ ー ク(J-RIME)よ り 公 表 さ れ た 最 新 の 国 内 実 態 調 査 結 果 に 基 づ く 診 断 参 考 レ ベ ル (DRL 2015) と の 比 較 が 重 要 と な る . 一 般 撮 影 領 域 の DRL は 入 射 表 面 線 量 で 既 定 さ れ て い る た め , 実 習 で は 入 射 表 面 線 量 の 算 出 も 行 う 予 定 で あ る . な お , 実 習 で の 理 解 を 深 め る た め , 日 本 放 射 線 技 術 学 会 放 射 線 技 術 学 叢 書 ( 25)「 医 療 被 ば く 測 定 テ キ ス ト ( 改 訂 2 版 )」 を お 持 ち の 方 は ご 持 参 く だ さ い .! "#!