吸収線量

吸収線量とは、電離放射線が生体物質に沈着する比エネルギー（単位質量あたりのエネルギー） を表す線量です。吸収線量は、放射線防護（有害作用の低減）と放射線腫瘍学（がん治療などにおける潜在的な有益作用）の両方において、生体組織への線量吸収を計算する際に用いられます。また、放射線耐性試験のように、放射線が無生物に及ぼす影響を直接比較するためにも用いられます。

SI単位はグレイ（Gy）で、これは物質1キログラムあたり1ジュールのエネルギー吸収として定義されます。 ^{[ 1 ]}古い非SI単位であるCGS単位のラドも、主に米国で使われることがあります。

従来、放射線防護においては、修正されていない吸収線量は、高レベルの急性線量による即時の健康影響を示すためにのみ使用されます。これらは、急性放射線症候群などの組織影響であり、確定的影響とも呼ばれます。これらは、短時間で確実に発生する影響です。より精密な検査手段が利用できない場合、被ばくから嘔吐までの時間を線量を定量化するための経験則として使用することができます。^{[ 3 ]}

確率的放射線リスクは、長期間にわたって発生する癌誘発および遺伝的影響の確率として定義され、放射線の種類と照射された組織の感受性を考慮する必要があり、そのためには、シーベルト単位のリスク係数を生成するために修正係数を使用する必要があります。1シーベルトは、線形無閾値モデルに基づくと、最終的に癌が発生する確率が5.5%です。^{[ 7 ] [ 8 ]}この計算は吸収線量から始まります。

確率的リスクを表すために、等価線量H T_と実効線量Eという線量量が使用され、吸収線量からこれらを計算するために適切な線量係数と係数が使用されます。^{[ 9 ]}等価線量と実効線量は、生物学的影響が考慮されていることを意味するシーベルトまたはレムの単位で表されます。確率的リスクの導出は、国際放射線防護委員会(ICRP) および国際放射線単位測定委員会(ICRU) の勧告に従っています。彼らが開発した放射線防護量の整合性のあるシステムは、添付の図に示されています。

全身放射線の場合、ガンマ線またはX線では、修正係数は数値的に1に等しくなります。つまり、その場合、グレイ単位の線量はシーベルト単位の線量と等しくなります。

ヴィルヘルム・レントゲンは1895年11月8日にX線を初めて発見し、その利用は医療診断、特に骨折や体内に埋め込まれた異物の診断において、従来の技術に比べて画期的な進歩をもたらし、急速に広まった。

X線が広く使用されるようになり、電離放射線の危険性に対する認識が高まったため、放射線強度の測定基準が必要となり、各国が独自の基準を開発したが、定義や方法は異なっていた。最終的に、国際標準化を促進するために、1925年にロンドンで開催された第1回国際放射線学会議（ICR）で、測定単位を検討する別の機関が提案された。これは国際放射線単位測定委員会（ICRU）^{[ a ]}と呼ばれ、1928年にストックホルムで開催された第2回ICRでマンネ・シーグバーンの議長の下で設立された。^{[ 10 ] [ 11 ] [ b ]}

X 線の強度を測定する最も初期の技術の 1 つは、空気で満たされた電離箱を使用して空気中の電離効果を測定することでした。最初の ICRU 会議では、X 線量の 1 単位を、 0 °C、1標準気圧の乾燥空気1立方センチメートルに 1 esuの電荷を生成する X 線の量として定義することが提案されました。この放射線被ばくの単位は、5 年前に亡くなったヴィルヘルム・レントゲンにちなんでレントゲンと名付けられました。1937 年の ICRU 会議では、この定義はガンマ線にも適用されるように拡張されました。^{[ 12 ]}このアプローチは、標準化の大きな進歩でしたが、人間の組織を含むさまざまな種類の物質における放射線の吸収、ひいては電離効果を直接測定するものではなく、特定の状況、つまり乾燥空気中の電離効果のみを測定するものであるという欠点がありました。^{[ 13 ]} 

1940年、中性子による人体組織への損傷の影響を研究していたルイス・ハロルド・グレイは、ウィリアム・バレンタイン・メイナードと放射線生物学者のジョン・リードとともに、「グラムレントゲン」（記号：gr）と呼ばれる新しい測定単位を提案した論文を発表し、これを「1レントゲンの放射線によって単位体積の水に生じるエネルギー増加に等しい、単位体積の組織に生じるエネルギー増加を生み出す中性子放射線の量」と定義した。^{[ 14 ]} この単位は空気中で88エルグに相当することが判明し 、後に吸収線量として知られるようになったものが、レントゲンが表していた放射線被ばくや強度の表現だけではなく、放射線と照射物質との相互作用に依存するようになった。1953年、ICRUは、吸収放射線の新しい測定単位として、 100エルグ/グラムに相当するラドを推奨した。ラドは、コヒーレントなcgs 単位で表された。^{[ 12 ]}

1950年代後半、CGPMはICRUを他の科学団体とともに国際単位系（SI）の開発に取り組むよう招請した。 ^{[ 15 ]}吸収放射線のSI単位は、単位質量あたりのエネルギー沈着量として定義されることが決定された。これはラドの定義方法と同じだが、MKS単位系ではJ/kgとなる。これは1975年の第15回CGPMで確認され、1965年に亡くなったルイス・ハロルド・グレイに敬意を表して「グレイ」と名付けられた。グレイはcgs単位である100ラドに等しい。

吸収線量は、多くの分野において、放射線照射を管理したり、電離放射線が無生物に及ぼす影響を測定したりするためにも用いられる。

以下の表は、SI単位系と非SI単位系における放射線量を示しています。

米国原子力規制委員会はキュリー、ラド、レムの単位をSI単位と併用することを許可しているが^{[ 16 ]} 、欧州連合の欧州測定単位指令では、これらの単位を「公衆衛生目的」で使用することを1985年12月31日までに段階的に廃止することが求められている^{[ 17 ]。}

• ケルマ（物理学）
• 平均腺線量
• カテゴリー：放射線量の単位

• ICRP（2007）。「国際放射線防護委員会の2007年勧告」。ICRP年報。ICRP出版物103。37（2-4）。ISBN 978-0-7020-3048-22012年5月17日に取得。

• 線量測定および放射線評価に重要な核種の特定ガンマ線線量定数、Laurie M. Unger および D. K. Trubey、オークリッジ国立研究所、1982 年 5 月- 約 500 種の放射性核種のガンマ線線量定数 (組織内) が含まれています。