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ひろきますはら
5 years ago
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1 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

2 防護量防護量は障害を防止防止するための方策を計画計画実行実行評価評価するために認知された科学的基盤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 ルーティンとしての内部被ばく線量評価 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 本講演の主たるたる話題

5 放射性物質の体内摂取移行排泄の経路呼気吸入 Publ.66 経口皮膚リンパ節呼吸気道 NCRP 156 創傷皮下組織血液肝臓消化管汗皮膚種々の臓器腎臓膀胱糞 Publ.30, 100 Publ.30, 56, 67, 69, 71 尿

分枝次数解剖学的呼吸気道部位領域前鼻道 ET 1 後鼻腔咽頭 ET 2 喉頭胸郭外領域 0 気管胸郭内 1 主気管支 2~8 9~14 15

6 分枝次数解剖学的呼吸気道部位領域前鼻道 ET 1 後鼻腔咽頭 ET 2 喉頭胸郭外領域 0 気管胸郭内 1 主気管支 2~8 9~ ~18 19 呼吸気道の区分領域気管支細気管支終末細気管支呼吸細気管支肺胞管 + 肺胞 BB bb AI リンパ節 LN ET LN TH 胸郭外胸郭内領域

7 各領域へのへの沈着率沈着率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依存してして変化変化するする

8 粒子径による沈着率の変化胸郭外 2 気管支細気管支肺胞睡眠中の成人の場合沈着率粒子径 ( ミクロン )

9 身体活動による沈着率の変化成人が 1 ミクロン粒子を吸入した場合胸郭外 2 気管支細気管支肺胞沈着率睡眠休憩軽運動強運動

10 年齢による沈着率の変化睡眠中に 1 ミクロン粒子を吸入した場合胸郭外 2 気管支細気管支肺胞沈着率ヶ月 1 歳 5 歳 10 歳 15 歳成人 0 7

11 粘液繊毛運動による消化管へのクリアランス消化管気管および気管支の上皮組織 Epithelium of trachea and bronchi

12 粘液に溶解し血中へのクリアランス血中へ気管および気管支の上皮組織 Epithelium of trachea and bronchi

13 ET 1 環境消化管 LN ET ET seq ET 2 LN ETT ET seqt ET 2T BB seq BB 2 BB 1 BB seqt BB 2T BB 1T LN TH Spt LN THT bb seq bb 2 bb 1 bb seqt bb 2T bb 1T AI 3 AI 2 AI 1 AI 3T AI 2T AI 1T 初期状態変換状態 Sp St 血液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 F 0.4 S M 血中移行 ( 積算 ) M S 消化管移行 ( 積算 ) F 吸入後時間 ( 日 ) 吸入後時間 ( 日 ) 血中吸収が F (Fast): 速い M (Moderate): 中程度 S (Slow): 遅い

15 分泌細胞分泌細胞基底細胞気管および気管支の標的細胞 Epithelium of trachea and bronchi

16 ゲル層 (5 µm) 繊毛 + ゾル層 (6 µm) 10 µm 分泌細胞の核 ( 標的 ) 30 µm 35 µm 15 µm 基底細胞の核 ( 標的 ) 500 µm マクロファージ層 10 µm 肺胞間質領域気管および気管支の上皮組織の幾何学モデル

17 1 h 胃 4 h 小腸血液 13 h 大腸上部 24 h 大腸下部現在使われている ICRP の胃腸管モデル

18 歯口腔内容物口腔粘膜唾液腺食道早い過程食道遅い過程血漿分泌器官胃内容物小腸内容物右結腸内容物壁壁壁肝左結腸内容物壁直腸 S 状結腸内容物壁糞

19 現在使われている Cs の組織系動態モデル血液 10% (5 歳 45%) 2 日 (5 歳 9.1 日 ) A B 90% (55% 5 歳 ) 110 日 (30 日 5 歳 ) 80% 20% 尿糞

20 経口摂取された Cs-137 の全身残留率 1.E+00 1 才 5 才 10 才 15 才成人 1.E-01 全身残留割合 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E 摂取後時間 ( 日 )

21 組織系動態モデルの高度化脳 12% 4% 2.5% 赤血球心臓肺 0.002% 4.998% Cs の生理学的薬物動態モデル by Leggett(ORNL) その他臓器 2 その他臓器 1 脂肪組織骨格筋その他骨格赤色骨髄 5% 17% 2% 3% 肝臓 6.5% (19%) 膵臓脾臓 1% 3% 15% 消化管壁胃内容物小腸内容物皮膚 5% 腎 19% 大腸内容物汗 (2%) 尿 (85%) 糞 (13%)

22 薬物動態モデルによる残留率の計算各組織の残留率 1.E+00 1.E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08 Cs-137 Type F 5 ミクロン粒子の吸入吸入後時間 ( 日 ) 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

23 全身残留率のモデルによる変化 1.E+00 1.E-01 1.E-02 Cs-137 Type F 5 ミクロン粒子の吸入現行男性 ( 新 ) 女性 ( 新 ) 全身残留率 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E 吸入後時間 ( 日 )

24 ヨウ素の組織系動態モデル体内の無機ヨウ素 0.3 甲状腺の有機ヨウ素 d 80 d 未確定 0.8 体内の有機ヨウ素 d 尿糞現在使われているモデル検討中のモデル

25 検討中の動態モデルによるヨウ素の残留率の計算各組織の残留率 I-131 蒸気状ヨウ素元素の吸入甲状腺肝臓他臓器腎臓消化管吸入後時間 ( 日 )

26 呼吸気道消化管組織系動態モデル甲状腺内での 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放射線加重係数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人体数学ファントム

27 現在使われている人体数学ファントム W S Snyder, et al. J. Nucl.. Med. Vol. 10, Suppl. No.3, 1969 より

28 線源組織計算例 (Cs-137) 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 Adrenals Brain Breasts Gall bl cont LLI cont SI cont ST cont ULI cont Heart cont 標的組織 Adrenals 3.0E E E E E E E E E-16 Brain 7.8E E E E E E E E E-17 Breasts 2.6E E E E E E E E E-15 Gall bl wall 1.2E E E E E E E E E-16 LLI wall 1.2E E E E E E E E E-17 SI wall 3.2E E E E E E E E E-17 ST wall 9.9E E E E E E E E E-16 ULI wall 3.9E E E E E E E E E-16 Heart wall 1.1E E E E E E E E E-13 Kidneys 2.9E E E E E E E E E-16 Liver 1.7E E E E E E E E E-16 Lung 9.5E E E E E E E E E-15 Muscle 4.8E E E E E E E E E-16 Ovaries 1.5E E E E E E E E E-17 Pancreas 3.9E E E E E E E E E-16 Bone marrow 1.1E E E E E E E E E-16 Bone surface 5.9E E E E E E E E E-16

29 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 H Schlattl,, et al. Phys. Med. Biol., 55 (2010) 6243 より

30 現在使われている Cs-137 の線量係数線量係数 (nsv/bq) Cs-137 Type F 粒子の吸入 1 歳 5 歳 10 歳成人粒子径 ( ミクロン ) ICRP CD-ROM に基づく

31 現在使われている Cs-137 の線量係数 12 Cs-137 Type F 粒子の吸入線量係数 ( 相対値 ) 歳 5 歳 10 歳成人呼吸量で補正粒子径 ( ミクロン ) ICRP CD-ROM に基づく

32 線源情報の推定の重要性 Cs-137 空気中濃度 (Bq/cm 3 ) 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 3 月下旬 25 km~45 km 空気中濃度限度 365 日間で 1 msv 1.E 空間線量率 (µsv/h) よりプロット

33 体内放射能の測定値からの線量の評価 1.E+00 I-131 甲状腺残留割合 1.E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 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) 1.E-06 1.E 吸入後時間 ( 日 ) 摂取放射能 I = M( t) m( t) (Bq) Cs-137 全身残留割合 1.E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1 才 5 才 10 才 15 才成人実効線量 E = C I (Sv) 1.E 摂取後時間 ( 日 )

34 摂取シナリオ推定の重要性 0.25 例題 (1) I-131 甲状腺残留割合 /6 1 才 5 才 10 才 15 才成人 4/1 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 = 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 吸入後時間 ( 日 ) 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

35 摂取シナリオ推定の重要性 Cs-137 全身残留割合才 5 才 10 才 15 才成人例題 (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 = 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 )= 摂取量 =10000/0.0695= Bq 預託実効線量 =1.4 msv 0 4/ 摂取後時間 ( 日 ) 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

36 適用モデルの重要性 Cs-137 全身残留割合才 5 才 10 才 15 才成人例題 (2) と同じ 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 5 才児 (3,4,5,6,7 才 ) のモデルを適用残留率 (90 日 )= 摂取量 =10000/0.0695= Bq 実効線量係数 = msv/bq 預託実効線量 =1.4 msv 摂取後時間 ( 日 ) 10 才児 (8,9,10,11,12 才 ) のモデルを適用残留率 (90 日 )=0.200 摂取量 =10000/0.200=50000 Bq 実効線量係数 = msv/bq 預託実効線量 =0.5 msv

37 サマリー 1. 内部被ばくと外部被ばくとで共通の防護量感受性部位の吸収線量放射線加重係数組織加重係数 70 歳まであるいは50 年間の総線量 2. 線量係数の開発研究の進展により改定呼吸気道消化管組織系動態人体数学ファントム 3. 内部被ばく線量評価の信頼性を左右するポイント線源情報の推定摂取シナリオの推定モデルの適用専門的で注意深い調査考察が必要時間が経つにつれ困難となり不確かさが増大

等価線量

等価線量測定値 ( 空気中放射線量 ) と実効線量放射線工学部会線量概念検討 WG はじめに福島原子力発電所事故後多く場所で空気中放射線量 ( 以下空間線量という ) の測定が行われている一方人体の被ばくの程度の定量化には実効線量が使われるということについても多くのところで解説がされているしかしながら同じシーベルトが使われている両者の関係についての解説はほとんど見られない両者の関係を理解することは