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1 2015/6/11 平成 27 年度放射線業務従事者のための教育訓練講習会 放射線の人体に与える影響 獨協医科大学 RI センター高橋克彦

2 放射線の人体に与える影響 ( 研究の歴史的俯瞰 )

3 放射線の歴史は放射線被ばくとの戦いであった 放射線の発見と防護の歴史 (1) 1895 年 11 月 X 線に関する論文発表レントゲン 1896 年 ウラン鉱石の発見ベクレル 1898 年 ラジウムの発見キュリー夫妻

4 放射線の発見と防護の歴史 (2) 1896 年 1899 年 X 線による眼の障害報告エジソン等 X 線による脱毛の報告ダニエル 腹部皮膚の発赤ベクレル X 線による急性皮膚炎の報告トムソン 血管内皮の変成 X 線発見からわずか 1 年後 放射性物質をポケットに入れていた X 線管球に 1 日 30 分 数日間にわたり指を触れると 痛み 膨張 硬縮 紅斑 水疱 1900 年 X 線誘発皮膚がんによる死亡

5 放射線の発見と防護の歴史 (3) 1901 年 1904 年 1905 年 1901 ラジウム治療開始 1909 ラジウム蛍光塗料 ( 時計 ) の製造開始 ラジウムによる皮膚障害 白血球減少症の発見 ラジウム皮膚障害による死亡 ラジウム発見から ~3 年後 1919 血管造影成功 1924 年 1926 年 1945 広島長崎に原爆投下 1947 年 ラジウム沈着による骨壊死の報告 ダイアルペインターの骨肉腫 トロトラスト ( トリウム含有造影剤 ) 肝の血管内皮肉腫発生報告 トリウムの α 線による内部被ばく

6 放射線の発見と防護の歴史 (4) 1928 年 1945 広島長崎に原爆投下 1950 年 1951 原子力発電開始 国際 X 線ラジウム防護委員会 (International X-ray and Radium Protection Committee; IXRPC) 国際放射線防護委員 (ICRP) (International Commission on Radiological Protection) X 線およびラジウムの防護 に関する勧告 1955 年 1957 年 原子放射線の影響に関する国連科学委員会 (UNSCEAR) (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) 国際原子力機関 (IAEA) ( International Atomic Energy Agency) シーベルト : 国際 X 線およびラジウム防護委員会 ) から委員を務め 1958 年 年の間は ICRP 委員長を務めた 1958 年 年の間は UNSCEAR 委員長も務めた

7 放射線防護における情報の流れ

8 放射線の人体に与える影響 ( 基礎的事項の確認 )

9 放射線影響の分類

10 確率的影響と確定的影響 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

11 γ 線急性吸収線量のしきい値 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

12 あらたな白内障のしきい線量の根拠急性被ばくによる視覚障害性白内障のしきい線量は,0.5 Gy と判断された根拠 論文内容対象 E. NAKASHIMA, K. NERIISHI and A. MINAMOTO; A reanalysis of atomic-bomb cataract data, : a threshold analysis, Health Phys., 90, (2006). K. NERIISHI, E. NAKASHIMA, A. MINAMOTO, S. FUJIWARA, M. AKAHOSHI, H. K. MISHIMA, T. KITAOKA and R. E. SHORE; Postoperative cataract cases among atomic bomb survivors: radiation dose response and threshold, Radiat. Res., 168, (2007). B. V. WORGUL, Y. I. KUNDIYEV, N. M. SERGIYENKO, V. V. CHUMAK, P. M. VITTE, C. MEDVEDOVSKY, E.V. BAKHANOVA, A. K. JUNK, O. Y. KYRYCHENKO, N. V. MUSIJACHENKO, S. A. SHYLO, O. P. VITTE, S. XU, X. XUE and R. E.SHORE; Cataracts among Chernobyl cleanup workers:implications regarding permissible eye exposure, Radiat. Res., 167, (2007). 細隙灯顕微鏡と水晶体混濁度分類法第二版 (Lens opacities classi cationsystem II: LOCS II) を用いた, 水晶体混濁を調査 後嚢下白内障と皮質白内障のしきい線量を示した 線量評価可能な原爆被爆生存者を調査 白内障手術歴のしきい線量を示した 被ばくから 年後にチェルノブイリ事故の清掃員対象とした調査 全白内障, 後嚢下白内障, 皮質白内障等のしきい線量を示した 放射線泊内容に関するしきい線量の科学的根拠と課題 原爆被爆生存者 730 人 原爆被爆生存者 3,761 人 チェルノブイリ事故の清掃員 8,607 人 Jpn.J.Health Phys.,48(2),97-103(2013)

13 posterior subcapsular cataract (PSC) 後嚢下白内障

14 Interventional Radiology (IVR) 白内障 :IVR 術者高レベル散乱 X 線に慢性被ばく

15 放射線防護用術者向け眼鏡の例

16 寿命調査 (Life Span Study, LSS) 寿命調査 (LSS) は 疫学 ( 集団および症例対照 ) 調査に基づいて生涯にわたる健康影響を調査する研究プログラム 原爆放射線が死因やがん発生に与える長期的影響の調査を主な目的としている 1950 年の国勢調査で広島 長崎に住んでいたことが確認された人の中から選ばれた約 94,000 人の被爆者と 約 27,000 人の非被爆者から成る約 12 万人の対象者を その時点から追跡調査 LSS 集団から得られたデータの定期的解析が 死亡率 ( がんやその他の原因による死亡 ) やがん罹患率 ( 発生率 ) に関する一連の報告書の基盤となっている この集団はまた 症例対照調査を通じてしばしば行われ 部位別がんのより詳細な調査の基盤にもなっている 放射線に関連するがんの発生メカニズムやその他の因子の影響の程度について更に解明を進めるため 被爆者のがんの病理組織の分子的解析を行っている 放射線影響研究所

17 LSS 集団における固形がん発生の過剰相対リスク ( 線量別 ) 年

18 白血病の線量反応関係は二次関数的 DS02 と DS86 による白血病のノンパラメトリックな線量反応 年

19 直線二次線量ー反応関係 LQ モデル 低線量域では直線 高線量域では二次曲線を示し 閾値を持たないとするモデル 高線量 高線量率で行われた多くの生物実験では このモデルがよく適合することが確認されている しかし低線量 低線量率の場合に対しては直接モデル設定することは困難で このモデルを外挿して推定している 1985 年までの原爆被爆者の疫学データの解析から 白血病については直線 - 二次曲線モデルが その他のがんについては直線モデルが適合するとされている

20 線量 線量率効果係数 (DDREF) とは Dose and Dose-Rate Effectiveness Factor:DDREF 低 LET 線にのみ適用 低線量域 (<100mSv) で適用 放射線の生物学的効果は 同一の吸収線量であっても放射線の種類や線量率によって異なる 高線量率で短時間に照射したときに得られる生物効果に比べて 線量率を下げて時間をかけて照射すると生物効果は減弱する これを線量率効果という このとき 同じ効果を得るのに要する線量の逆比を線量 線量率効果係数 (DDREF) という DDREF が 2 である場合は 低線量 低線量率のリスク係数 ( 単位線量当たりのリスク ) が高線量での値の 2 分の 1 であることを示す ICRP の説明より

21 DNA 損傷と修復 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

22 クラスター損傷 クラスター DNA 損傷 3~4nm 数 nm 以内に近接して複数個の損傷が生じる 放射線 単独損傷 DNA 切断による物理的直接効果 OH ラジカル誘導による化学的間接効果 によって生成される損傷の数は 線量に比例して ( 一次関数として ) 増加する 放射線医学研究所 低線量放射線と健康影響より

23 んの発生率線量がLNT 仮説しきい値のない直線線量 - 反応関係 (Linear No Threshold : LNT) 仮説 仮定 LNT 仮説の模式図 自然発生レベル 確率的影響は 起始細胞 ( 放射線による突然変によってイニシエートされた細胞 ) 一個からでもがんが生じる可能性があるという考え方に基づいた仮説 急性被爆である原爆被ばく線量と 原爆被ばく者集団における発症確率との直線的関係を 慢性被ばくである低線量域の被ばく影響の推定に外挿する考え方 放射線医学研究所 低線量放射線と健康影響より

24 放射線防護のポリシーを知る ALARA (As Low As Reasonably Achievable) 無理なく無駄な被ばくを避ける

25 低線量放射線の健康影響

26 低線量 低線量率とは 100mGy 以下 ICRP2007 年勧告 UNSCEAR2007 年報告 BEIR Ⅶ 報告 低線量 200mGy 以下 ICRP1990 年勧告 UNSCEAR2000 年報告など ( 広島長崎の原爆被爆者健康調査などより ) 0.05mGy/min 以下 UNSCEAR1986 年報告 ( 動物実験 ) 低線量率 0.06mGy/min 以下 UNSCEAR2000 年報告 0.1mGy/min 以下 UNSCEAR1993 年報告 BEIR Ⅶ 報告書 ( 数月 ~ 生涯の慢性被曝 ) 1.7mGy/min 以下 ICRP1990 年勧告 (100mGy/hr) 放射線医学研究所 低線量放射線と健康影響より

27 低線量放射線被ばくが誘導すると考えられている 生体防御機構 1 DNA 損傷の修復 2 アポトーシスによる修復 3 抗酸化性物質生産性 4 ストレス応答としての免疫機構の活性化 放射線医学研究所 低線量放射線と健康影響より

28 がん 白血病低線量率被ばくの発がんへの影響 DDREF UNSCEAR 1993

29 固形がんによる死亡 ( 原爆被ばく者データ ) と線量の関係 急性外部被ばくの発がん 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

30 白血病と線量反応関係 急性外部被ばくの発がん

31 2002 年線量推定方式 (DS02)

32 慢性被ばくの発がん 低線量率長期被ばくの影響 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

33 チェルノブイリ原発事故によるセシウム内部被ばく 原発事故由来の内部被ばくによる発がん 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

34 チェルノブイリ原発事故避難集団被ばく 原発事故由来の内部被ばくによる発がん 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

35 小児甲状腺ガンの発症時期 原発事故由来の内部被ばくによる発がん 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

36 小児の甲状腺線量比較 原発事故由来の内部被ばくによる発がん 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料平成 24 年度版 ver

37 甲状腺ガンと線量との関係 原発事故由来の内部被ばくによる発がん

38 甲状腺の超音波検査

39 Fig 2 Incidence of and mortality from thyroid cancer in the US, and advent of new technologies BMJ 2013;347:f4706 doi: /bmj.f4706 (Published 27 August 2013) Thyroid cancer: zealous imaging has increased detection and treatment of low risk tumors

40 59.5 (2008) Korea Fig 1 Incidence of thyroid cancer by country. Countries above the dotted line experienced a rise in incidence between 1985 and 2002 BMJ 2013;347:f4706 doi: /bmj.f4706 (Published 27 August 2013) Thyroid cancer: zealous imaging has increased detection and treatment of low risk tumors

41 マイクロビーム ( 量子ビーム ) などを用いた細胞局部照射実験からの知見 DNA 損傷 細胞膜損傷 細胞 核 ( 出典 : 日本原子力開発機構量子ビーム応用研究部門 HP より改変

42 量子ビームとは 強度が高く エネルギーや 波としての性質がそろったものが得られる 細くしぼる ( 集束 ) 事ができる 非常に短い時間の間だけ発生させる ( パルス ) など 高度な制御を行うことができる ( 出典 : 日本原子力開発機構量子ビーム応用研究センター HP

43 エピジェネティクな効果 (epigenetic effect ) 1990 年代における放射線生物学の進歩 DNA 塩基配列の変化を伴わない細胞分裂後も継承される遺伝子発現あるいは細胞表現型の変化 バイスタンダー効果 遅延型影響 ( ゲノム不安定生の誘導 )

44 バイスタンダー効果 被ばくした細胞から周辺の被ばくしなかった細胞へ遠隔的に被ばくの情報が伝えられる現象 1ギヤツプジヤンクションを介した細胞間情報伝達機構の関与 2 放射線被ばくした細胞から培養液に放出 ( 分泌 ) される物質の関与が考えられている

45 ゲノム不安定性誘導 遅延型影響 ( ゲノム不安定生の誘導 ) 放射線被ばくによって生じた初期の損傷を乗り越え生き残った細胞集団に 遺伝的不安定性 が誘導され 長期間に渡って様々な遺伝的変化が非照射時の数 ~ 数 10 倍の高い頻度で生じ続ける状態が続く現象

46 逆線量率効果 (inverse dose rate effect) 高 LET 放射線照射でまれに見られる現象で 線量率が大きい時よりも線量率が小さくなった時に生物効果が大きくなる現象 なお正常細胞でも 未分化で分裂能が高い組織ほど放射線感受性が高い ( 例 : 消化管上皮細胞 生殖細胞 造血細胞など ) ( 出典 : 放射線医学総合研究所医学教育における被ばく医療関係の教育 学習のための参考資料 )

47 ペトカウ効果 (Petkau effect) 1 液体の中に置かれた細胞は 高線量放射線による頻回の反復照射よりも 低線量放射線を長時間 照射することによって容易に細胞膜を破壊することができる という現象 2 長時間の低線量放射線被曝の方が短時間の高線量放射線被曝に比べ はるかに生体組織を破壊する とも表現される 人 生体内では? ペトカウ効果

48 低線量被ばくの線量応答曲線 線形 2 次線量応答 ホルミシス線量応答 超線形線量応答 2 層的線量応答

49 まとめ低放射線影響の研究の現状と低線量リスク 1. 低線量被ばく者の疫学研究成果 ( 線量一反応関係 ) により しきい線量の有無やDDREFあるいは修飾要因 ( 性 年齢等 ) について明らかになることが期待されている 放射線医学研究所 低線量放射線と健康影響より引用

50 まとめ低放射線影響の研究の現状と低線量リスク 2. しかしながら 必要な統計的検出力を得 るためには 大規模な集団を確保しなければ ならないという問題点がある 放射線医学研究所 低線量放射線と健康影響より引用

51 まとめ低放射線影響の研究の現状と低線量リスク 3. 近年 非標的効果によって生じる突然変 異 あるいは低線量被ばくによる生体防御機 構 (DNA 損傷の修復 アポトーシスによる損 傷細胞の除去 抗酸化性物質産生 ストレス 応答としての免疫機構の活性化等 ) の存在が 指摘されており LNT モデルの科学的妥当性 に疑問を投げかけるデータも出てきた 放射線医学研究所 低線量放射線と健康影響より引用

52 まとめ低放射線影響の研究の現状と低線量リスク 4. 上記のような現象は 現時点では主に in vitro 実験でのみ検証されているもので 個体レベルあるいはヒ卜集団を対象とした調査研究成果としては 必ずしもはっきりした証拠が得られているわけではない 放射線医学研究所 低線量放射線と健康影響より引用

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