実効線量（放射線）

実効線量とは、国際放射線防護委員会（ICRP）の放射線防護システムにおける線量量です。^[1]人体の指定されたすべての組織および臓器における等価線量の組織加重合計です。これは、低レベルの電離放射線による全身への確率的な健康リスク、すなわち癌誘発および遺伝的影響の確率を表します。^[2]^[3]放射線の種類と照射される各臓器または組織の性質を考慮し、内部放射線と外部放射線の両方における様々なレベルおよび種類の放射線による臓器線量を合計することで、全体の計算実効線量を生成します。

実効線量のSI単位はシーベルト（Sv）で、がんを発症する確率は5.5%に相当します。^[4]実効線量は、確実に起こる急性組織損傷の重症度を吸収線量で測定する、確定的な健康影響の尺度として意図されたものではありません。^[5]

実効線量の概念はヴォルフガング・ヤコビによって提唱され、1975年に発表されました。その説得力は非常に高く、ICRPは1977年の一般勧告（出版物26）に「実効線量当量」として取り入れました。^[6]「実効線量」という名称は1991年に「実効線量当量」に置き換えられました。^{[7] 1977年以来、実効線量はICRPの国際}放射線防護システムにおける線量制限の中心的な量となっています。^[1]

用途

ICRPによると、実効線量の主な用途は、放射線防護の計画と最適化のための予測線量評価、および規制目的における線量限度の遵守の証明である。したがって、実効線量は規制目的における中心的な線量量である。^[8]

ICRPはまた、実効線量により、さまざまな種類の外部放射線による全身および部分的な被ばくと放射性核種の摂取による線量を合計することが可能となり、放射線防護に大きく貢献したと述べています。^[9]

外部投与量の使用

人体の部分的または不均一な放射線照射には、実効線量の計算が必要です。等価線量は、照射された組織ではなく、放射線の種類のみを考慮するためです。様々な体の組織が電離放射線に対して異なる反応を示すため、ICRPは特定の組織および臓器に感受性係数を割り当て、照射部位が分かれば部分的な照射の影響を計算できるようにしています。^[10] 体の一部のみを照射する放射線場は、同じ放射線場が全身を照射する場合よりもリスクが低くなります。これを考慮して、照射された体の各部位への実効線量を計算し、合計します。これが全身の実効線量、線量量 $E$ となります。これは計算は可能ですが、実際には測定できない「防護」線量量です。

実効線量は、それがどこに照射されたかに関係なく、全身に対して同じ実効リスクをもたらし、全身に均一に照射された同じ量の等価線量と同じ実効リスクをもたらします。

内部投与量の使用

実効線量は、放射性物質の吸入、摂取、または注射によって生じる内部線量である預託線量に対して計算できます。

使用される投与量は次のとおりです。

預託実効線量 $E(t)は、預託臓器または組織等価線量と適切な組織加重係数$ $WT$ の積の合計である。ここで、 $tは摂取後の積分期間（年数$ $）$ である。預託期間は、成人では50年、小児では70歳とされる。^[11]

実効線量の計算

電離放射線は照射される物質にエネルギーを付与します。これを表すのに用いられる量は吸収線量であり、これは入射放射線の量と照射される物体の吸収特性に依存する物理的な線量です。吸収線量は物理的な量であり、生物学的影響を十分に示す指標ではありません。そこで、確率的な放射線リスクを考慮できるように、国際放射線単位測定委員会（ICRU）と国際放射線量測定委員会（ICRP）は、吸収線量の生物学的影響を計算するために、等価線量と実効線量という線量量を考案しました。

実効線量を得るために、計算された臓器吸収線量 $D Tは、まず係数$ $W R$ を使用して放射線の種類に対して補正され、照射された体組織が受け取る等価線量量 $H T$ の加重平均が得られます。そして、その結果は係数 $W T$ を使用して照射される組織または臓器に対してさらに補正され、実効線量量 $E$ が生成されます。

体全体のすべての臓器と組織への実効線量の合計が、全身の実効線量を表します。体の一部のみが放射線を照射された場合は、その部位のみを用いて実効線量を計算します。組織加重係数の合計は1.0となるため、均一に透過する外部放射線が全身に照射された場合、全身の実効線量は全身の等価線量と等しくなります。

組織加重係数の使用 $W T$

ICRP の組織加重係数は添付の表に示されており、吸収線量または等価線量から計算するために使用される式も示されています。

骨髄のような一部の組織は放射線に対して特に敏感であるため、体重に占める割合に比べて不釣り合いに大きい加重係数が与えられます。一方、硬骨表面のような他の組織は放射線に対して特に鈍感であるため、不釣り合いに低い加重係数が割り当てられます。

異なる組織に対する重み付け係数^[13]
臓器	組織重み係数
臓器	ICRP26 1977	ICRP60 1990 ^[14]	ICRP103 2007 ^[15]
生殖腺	0.25	0.20	0.08
赤色骨髄	0.12	0.12	0.12
結腸	–	0.12	0.12
肺	0.12	0.12	0.12
胃	–	0.12	0.12
胸	0.15	0.05	0.12
膀胱	–	0.05	0.04
肝臓	–	0.05	0.04
食道	–	0.05	0.04
甲状腺	0.03	0.05	0.04
肌	–	0.01	0.01
骨表面	0.03	0.01	0.01
唾液腺	–	–	0.01
脳	–	–	0.01
残りの遺体	0.30	0.05	0.12
合計	1.00	1.00	1.00

等価線量から計算すると：

E=\sum _{T}W_{T}\cdot H_{T}=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\overline {D}}_{T,R}

。

吸収線量から計算すると：

E=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\frac {\displaystyle \int _{T}D_{R}(x,y,z)\rho (x,y,z)dV}{\displaystyle \int _{T}\rho (x,y,z)dV}}

どこ

E

生物全体への実効線量である

H_{T}

組織T

に吸収される等価線量である。

W_{T}

規制によって定義された組織加重係数

W_{R}

規制で定義された放射線加重係数

{\overline {D}}_{T,R}

は、放射線の種類R

による組織

T

の質量平均吸収線量である。

D_{R}(x,y,z)

場所の関数としての

R

型放射線からの吸収線量

\rho (x,y,z)

密度は位置の関数として表される

V

ボリュームです

T

対象となる組織または臓器

ICRPの組織加重係数は、特定の組織に起因する健康リスク、すなわち生物学的影響の割合を表すために選定されます。これらの加重係数は、上の図に示すように、2回改訂されています。

米国原子力規制委員会は、 ICRPの勧告が後に改訂されたにもかかわらず、依然として1977年のICRPの組織加重係数を規制に使用している。^[16]

医療画像の種類別

医療画像の種類別の実効線量 v t e
標的臓器	試験の種類	成人における実効線量^[17]	背景放射線の等価時間^[17]
頭部CT	単シリーズ	2ミリシーベルト	8ヶ月
頭部CT	造影剤あり +造影剤なし	4ミリシーベルト	16ヶ月
胸	胸部CT検査	7ミリシーベルト	2年
	胸部CT、肺がんスクリーニングプロトコル	1.5ミリシーベルト	6ヶ月
	胸部X線写真	0.1ミリシーベルト	10日間
心臓	冠動脈CT血管造影	12ミリシーベルト	4年
心臓	冠動脈CTカルシウムスキャン	3ミリシーベルト	1年
腹部	腹部と骨盤のCT	10ミリシーベルト	3年
	腹部および骨盤CT、低線量プロトコル	3ミリシーベルト^[18]	1年
	腹部および骨盤のCT（造影剤あり、なし）	20ミリシーベルト	7年
	CTコロノグラフィー	6ミリシーベルト	2年
	静脈性腎盂造影検査	3ミリシーベルト	1年
	上部消化管シリーズ	6ミリシーベルト	2年
	下部消化管シリーズ	8ミリシーベルト	3年
脊椎	脊椎X線写真	1.5ミリシーベルト	6ヶ月
脊椎	脊椎CT	6ミリシーベルト	2年
四肢	四肢のX線写真	0.001ミリシーベルト	3時間
四肢	下肢CT血管造影	0.3～1.6ミリシーベルト^[19]	5週間～6ヶ月
歯科X線写真		0.005ミリシーベルト	1日
DEXA（骨密度）		0.001ミリシーベルト	3時間
PET-CTの組み合わせ		25ミリシーベルト	8年
マンモグラフィー		0.4ミリシーベルト	7週間

健康への影響

電離放射線は一般的に生物にとって有害であり、致死的となる可能性がありますが、がんや甲状腺中毒症の治療における放射線療法においては健康上の利点をもたらす可能性があります。最も一般的な影響は、被曝後数年または数十年の潜伏期間を伴うがんの誘発です。高線量は、視覚的に明らかな放射線熱傷や、急性放射線症候群による急速な死亡を引き起こす可能性があります。制御された線量は、医療画像診断および放射線療法に使用されます。

規制用語

英国の規制

1999年の英国電離放射線規制では、実効線量という用語の使用法を次のように定義しています。「実効線量とは、外部放射線による全身への実効線量と内部放射線による預託実効線量の合計を意味します。」^[20]

米国の実効線量当量

米国原子力規制委員会（ NRC ）は、ICRP実効線量と同様の量を指すために、米国の規制制度において旧来の用語である実効線量当量を維持しています。NRCの総実効線量当量（TEDE）は、外部実効線量と内部預託線量、つまりすべての線量源の合計です。

米国では、全身外部被ばくによる累積等価線量は通常、定期的な線量測定報告書で原子力労働者に報告されます。

深部線量当量（DDE）は、正確には全身等価線量である。
浅部線量当量（SDE）は、実際には皮膚への実効線量です。

歴史

実効線量の概念は、1975年にヴォルフガング・ヤコビ（1928–2015）が著書「実効線量の概念：臓器線量の組み合わせに関する提案」の中で導入されました。^[6]^[21] 1977年にはICRP出版物26に「実効線量当量」として速やかに取り入れられました。1991年にはICRP出版物60で「実効線量」に短縮されました。^{[22]この量は、以前の名称のため誤って「線量当量」と呼ばれることがあり、この誤った名称が}等価線量との混同を引き起こしています。組織加重係数は、新たなデータに基づき1990年と2007年に改訂されました。

実効線量の将来的な利用

2015年10月に開催されたICRP第3回放射線防護システムに関する国際シンポジウムにおいて、ICRPタスクグループ79は「リスク関連の放射線防護量としての実効線量の使用」について報告しました。

これには、等価線量を独立した防護量として使用することを中止するという提案も含まれていました。これにより、等価線量、実効線量、線量当量間の混乱が避けられ、眼の水晶体、皮膚、手足への確定的影響を制限するために、吸収線量（グレイ）をより適切な量として用いることになります。^[23]

また、実効線量を医療検査によるリスクの大まかな指標として利用できる可能性も提案されました。これらの提案は、以下の段階を経る必要があります。

ICRP委員会における議論
タスクグループによる報告書の改訂
委員会および本委員会による再検討
パブリックコンサルテーション

参照

参考文献

^ ICRP出版物103パラグラフ103
^ ICRP出版物103、用語集
^ ICRP出版物103、パラグラフ104および105
^ ICRP出版物103
^ ICRP報告書103の104項と105項
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^ ICRP出版物103エグゼクティブサマリーパラグラフj
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外部リンク

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[ICRP_publication,_103_para_103-1] ICRP出版物103パラグラフ103

[2] ICRP出版物103、用語集

[3] ICRP出版物103、パラグラフ104および105

[4] ICRP出版物103

[5] ICRP報告書103の104項と105項

[obituary-6] Journal of Radiological protection Vol.35 No.3 2015. 「訃報 - Wolfgang Jacobi 1928 - 2015」

[7] ICRP出版物103エグゼクティブサマリーパラグラフ101

[8] ICRP出版物103エグゼクティブサマリーパラグラフj

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[16] 10 CFR 20.1003. 米国原子力規制委員会. 2009年. 2012年11月25日閲覧。

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[20] 英国電離放射線規制1999

[21] Jacobi W (1975). 「実効線量の概念 - 臓器線量の組み合わせに関する提案」. Radiat. Environ. Biophys . 12 (2): 101– 109. Bibcode :1975REBio..12..101J. doi :10.1007/BF01328971. PMID 1178826. S2CID 44791936.

[22] ICRP出版物103パラグラフ101

[23] 「実効線量の使用」、ジョン・ハリソン、第3回放射線防護システムに関する国際シンポジウム、2015年10月、ソウル。

v t e 放射線防護
主な記事	背景放射線線量測定健康物理学電離放射線内部線量測定放射能汚染放射性物質放射線生物学
測定量と単位	吸収線量ベクレル預託線量コンピュータ断層撮影線量指数 1分あたりのカウント数有効線量等価線量グレー平均腺内線量モニターユニットラッドレントゲンレムシーベルト
機器と測定技術	空中放射性粒子モニタリング線量計ガイガーカウンターイオンチャンバーシンチレーションカウンター比例計数管放射線モニタリング半導体検出器サーベイメーター全身カウント
保護技術	鉛遮蔽グローブボックスヨウ化カリウムラドン軽減人工呼吸器
組織	ユーラトム HPS（米国） IAEA ICRU ICRP IRPA SRP（英国）非科学的科学
規制	IRR（英国） NRC（米国） ONR（英国） 1960年の放射線防護条約
放射線の影響	急性放射線症候群放射線誘発がん

v t e 電離放射線の単位
活動（A）	ベクレルキュリーラザフォード
露出（X）	クーロン/キログラムレントゲン
吸収線量（D）	グレーエルグ/グラムラド
等価線量（H）	シーベルトレントゲン当量男性
実効線量（E）	シーベルトレントゲン当量男性