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放射線防護における預託線量は、人体への放射性物質の摂取による確率的な健康リスクの尺度です。ここでの確率的とは、低レベルの放射線によるがん誘発や遺伝子損傷の可能性として定義されます。SI 単位はシーベルトです。
内部線源からの預託線量は、外部線源から全身に均一に照射される同量の実効線量、または体の一部に照射される同量の等価線量と同じ実効リスクを表します。預託線量は、確実に発生する健康影響の重篤度として定義される放射線病などの確定的影響の尺度として意図されたものではありません。
国際放射線防護委員会（ICRP）が提案した放射線リスクは、1シーベルトの実効線量でがんを発症する確率が5.5％であると予測しています。このリスクは、内部放射線量と外部放射線量の合計です。[1]
ICRPの定義
ICRPは「人体に組み込まれた放射性核種は、その物理的半減期と体内での生物学的保持によって決まる期間にわたって組織を照射する。そのため、摂取後何ヶ月も何年もの間、体組織に放射線を照射する可能性がある。放射性核種への曝露と長期間にわたる放射線量の蓄積を規制する必要性から、預託線量量が定義されている」と述べている。[2]
ICRP は、個人の預託線量について 2 つの線量を定義しています。
- 預託等価線量とは、基準人物が放射性物質を体内に摂取した後に個人が受ける特定の組織または臓器の等価線量率の時間積分であり、tは積分時間（年）です。[3]これは、外部等価線量と同様に、特定の組織または臓器の線量を指します。
- 預託実効線量は、預託臓器または組織等価線量と適切な組織加重係数W T の積の合計であり、t は摂取後の積分年数である。預託期間は、成人の場合は 50 年、小児の場合は 70 歳とされる。[3]これは、外部実効線量と同様に、全身への線量を指す。預託実効線量は線量限度の遵守を証明するために使用され、職業被ばくの「記録線量」に入力され、規制線量限度の遵守の記録、報告、および遡及的証明に使用される。[4]
ICRPはさらに、「内部被ばくの場合、預託実効線量は通常、生物学的検定測定またはその他の量（例えば、体内に保持される放射能または毎日の排泄物）からの放射性核種の摂取量の評価から決定される。放射線量は、推奨される線量係数を使用して摂取量から決定される」と述べている。[5]
摂取量
放射性物質の摂取は、次の 4 つの経路を通じて起こります。
ヨウ素 131などの人工放射性同位体は、化学的に人体に必要な天然同位体と同一であり、その元素が不足している場合にはより吸収されやすい場合があります。たとえば、被曝直後に経口投与されるヨウ化カリウム(KI) は、原子力発電所での事故や攻撃、または放射性ヨウ素を放出する核爆発の場合には、摂取した放射性ヨウ素から甲状腺を保護するために使用できます。
他の放射性同位元素は、プルトニウムが骨に吸収されるなど、特定の組織に親和性があり、異物であるにもかかわらず何年もそこに留まることがあります。まとめると、すべての放射線が有害というわけではありません。放射線は、状況に応じてさまざまな経路で吸収される可能性があります。放射性物質が必要な場合は、特定の元素の安定同位体を介して経口摂取することができます。ただし、これはこれらの元素が不足している人にのみ推奨されます。放射性物質は、ごく少量でも健康に良いものから有害なものに変わる可能性があるためです。放射線を吸収する最も有害な方法は吸収です。体内に入る量を制御することはほとんど不可能だからです。[6]
身体的要因
放射線は放射線源に近づくほど強くなり、体内の放射源から距離を置いたり遮蔽したりすることは不可能であるため、体内の放射性物質は、体外から通常受けるよりもはるかに高い線量を宿主の臓器に与える可能性がある。これは、皮膚や衣服で簡単に遮蔽できるアルファ線とベータ線を放出する物質の場合に特に当てはまる。アルファ線の相対的生物学的有効性が高いのは、細胞が超ウラン金属を細胞核に吸収し、それらがゲノムに非常に近接する傾向があるためではないかという仮説もあるが、細胞研究では体外アルファ線でも有効性の向上が観察されている。等価線量と実効線量の計算と同様に、預託線量には、放射線の種類の相対的生物学的有効性に対する補正と組織感受性に対する重み付けを含める必要がある。
間隔
一度の摂取による線量率は、放射性崩壊と生物学的崩壊（つまり、体からの排出）の両方により、時間の経過とともに減少します。放射性半減期と生物学的半減期を組み合わせたものを物質の実効半減期と呼び、医療用放射性同位元素の場合は数時間から超ウラン元素廃棄物の場合は数十年までの範囲になります。預託線量とは、この減少する線量率を生物の推定残存寿命にわたって積分したものです。ほとんどの規制では、成人期の摂取については50年間、小児期の摂取については70年間にわたってこの積分を行うことを義務付けています。線量測定計算では、組織が実際にこの線量を蓄積するには何年もかかる場合もありますが、預託線量全体が摂取の年に保守的に割り当てられます。
測定
預託線量を直接測定する方法はありません。全身計測、血液サンプル、尿サンプル、糞便サンプル、生検、摂取量の測定 から得たデータを分析することで推定値を得ることができます。
全身計測 (WBC) は最も直接的なアプローチですが、いくつかの制限があります。トリチウムなどのベータ放射体を検出できないこと、放射性同位元素が結合している可能性のある化合物に関する化学情報が得られないこと、検出された放射性同位元素の性質について決定的な結果が得られないこと、そして測定および較正の誤差の原因が多数ある複雑な測定であることなどです。
血液サンプル、尿サンプル、糞便サンプル、生検の分析により、汚染物質の化学的性質や同位体的性質、体内での分布、排出率に関するより正確な情報が得られます。尿サンプルはトリチウム摂取量を測定する標準的な方法であり、糞便サンプルは超ウラン元素摂取量を測定する標準的な方法です。
体内に取り込まれた放射性物質の性質と量がわかっていて、この物質の信頼できる生化学モデルが利用できる場合は、それだけで預託線量を決定するのに十分です。職業または事故のシナリオでは、人々がさらされた環境の測定に基づいて概算を推定できますが、呼吸速度や衛生習慣の順守などの要因を考慮に入れることはできません。摂取量とその生化学的影響に関する正確な情報は、通常、放射性医薬品が注射前に放射性同位元素線量較正器で測定される医療状況でのみ入手できます。
年間摂取限度（ALI）は、成人労働者が年間に吸入または経口摂取によって体内に取り込む 放射性物質の量の派生限度です。ALI は、年間に特定の放射性核種を摂取した場合の、次のような結果となる量です。
いずれの投与量も少ない方である。[7]
健康への影響
放射性物質を体内に摂取すると、がんのリスクが高まり、他の確率的影響も生じる可能性がある。国際放射線防護委員会は、がんの発生率は実効線量に対して 1 シーベルトあたり 5.5% の割合で直線的に増加するというモデルを提案している。[8]このモデルは外部被ばくについては広く受け入れられているが、内部被ばくへの適用については議論がある。このモデルでは、プルトニウムの粉塵に被ばくしたロスアラモス国立研究所の初期の作業員のがん発生率が低かったことや、チェルノブイリ事故 後の小児の甲状腺がん発生率が高かったこと[要出典]を説明できない。非公式の[9]欧州放射線リスク委員会は、内部被ばくに使用されている ICRP モデルに疑問を呈している。[10] [信頼できない情報源? ]しかし、英国国立放射線防護委員会の報告書は、内部放射体からの線量とリスクの推定に対する ICRP のアプローチを支持し、これらが最良の推定値であり、関連する不確実性にもっと注意を払うべきであるという CERRIE の結論に同意している。[11]
預託線量とがんの真の関係は、ほぼ間違いなく非線形です。[要出典]たとえば、ヨウ素 131 は、高線量の同位元素は低線量よりも危険性が低い場合があるという点で注目に値します。これは、高線量の同位元素は、放射線の影響でがん化するはずの甲状腺組織を死滅させる傾向があるためです。バセドウ病の治療のための超高線量ヨウ素 131 のほとんどの研究では、中程度の線量ではヨウ素 131 の吸収により甲状腺がんのリスクが線形に増加するにもかかわらず、甲状腺がんの増加は確認されていません。[12]
一般市民の内部被曝は、食品や水に含まれる放射能含有量の規制限度によって制御されます。これらの限度は通常、ベクレル/キログラムで表され、汚染物質ごとに異なる限度が設定されています。
非常に大量の放射性物質を摂取すると、まれに急性放射線症候群(ARS) を引き起こすことがあります。その例としては、アレクサンドル・リトビネンコ中毒やライデ・ダス・ネヴェス・フェレイラなどがあります。これらのケースでは体内被ばくが ARS の原因であることは間違いありませんが、どの程度の量の被ばくが ARS 症状を引き起こすのかを確定するのに十分なデータがありません。ARS が懸念されるほとんどのシナリオでは、通常、外部の有効放射線量の方が内部被ばく量よりもはるかに危険です。通常、内部被ばくの最大の懸念は、放射性物質が長期間体内に留まり、最初の被ばくが終わってからずっと後になっても、対象者に蓄積された被ばくを「引き起こす」可能性があることです。エベン・バイヤーズやラジウム・ガールズを含む 100 人以上の人々が 10 Gy を超える被ばくを受け、その後、がんや自然死で亡くなりましたが、同じ量の急性外部被ばくは、必ず ARS による早期死亡を引き起こします。[13]
例
以下は内部被ばくの一連の例です。
- トロトラスト
- 正常な人間の体内に存在するカリウム40によって引き起こされる曝露。
- 牛乳中の89 Srなどの可溶性放射性物質の摂取による被曝。
- 放射性同位元素を薬剤（通常は液体または錠剤）として使用する非密封線源放射線療法によって癌の治療を受けている人。このトピックのレビューは1999年に発表されました。 [14] 放射性物質は影響を受けた物体と密接に混合されるため、内部被曝が発生した場合、物体または人を除染することは困難です。二酸化ウランマトリックス内の核分裂生成物などの非常に溶けにくい物質は、実際には生物の一部になることができないかもしれませんが、肺や消化管内のそのような粒子は、内部被曝につながる内部汚染の一種と見なすのが普通です。
- ホウ素中性子捕捉療法（BNCT）では、腫瘍細胞に優先的に結合するホウ素10標識化学物質を注入します。原子炉からの中性子は、中性子減速装置によってBNCT治療に適した中性子エネルギースペクトルに成形されます。腫瘍はこれらの中性子で選択的に照射されます。中性子は体内で急速に減速し、低エネルギーの熱中性子になります。これらの熱中性子は注入されたホウ素10によって捕捉され、励起（ホウ素11）を形成します。励起はリチウム7とヘリウム4 アルファ粒子に分解され、これら2つの粒子は近接した電離放射線を生成します。この概念は、がん治療に2つの別々の成分を使用するバイナリシステムとして説明されています。各成分自体は細胞に対して比較的無害ですが、治療のために組み合わせると、致死的な（細胞毒性のある）高い細胞破壊効果を生み出します（5〜9マイクロメートルまたは約1つの細胞の直径の限られた範囲内）。有望な結果を伴う臨床試験が現在フィンランドと日本で実施されています。
関連数量
米国原子力規制委員会は、米国の規制システム内でのみ使用される預託線量の計算用の非 SI 量をいくつか定義しています。これらの量は、国際 ICRP 放射線防護システム内で使用される量とは異なる名前が付けられています。
- 預託線量当量（CDE）は、特定の臓器または組織が内部線源から受ける等価線量であり、組織の感受性を加重しない。これは本質的には中間計算結果であり、最終的な線量測定量と直接比較することはできない。
- 米国連邦規則集第10編第20.1003条に定義されている預託実効線量当量（CEDE）では、CEDE線量（HE,50）は、照射された各臓器または組織の預託線量当量に、それらの臓器または組織に適用される加重係数（WT）を乗じた値の合計です。 [15]
米国とICRPの線量量システムの間で混乱が生じる可能性があるのは、ICRPシステムでは1991年以降、「線量当量」という用語がQ（線エネルギー伝達 - LET）の値を使用して計算された量に対してのみ使用されており、ICRPはこれを「実用量」と呼んでいるためである。しかし、米国NRCシステムでは、「線量当量」は依然として組織加重係数と放射線加重係数を使用して計算された量を指すために使用されており、ICRPシステムでは現在「防護量」として知られており、「実効線量」および「等価線量」と呼ばれている。[16]
参照
参考文献
- ^ ICRP出版物103 - パラグラフ83。
- ^ ICRP出版物103パラグラフ140
- ^ ab ICRP出版物103 - 用語集。
- ^ ICRP出版物103 - パラグラフB225および用語集。
- ^ ICRP出版物103 - パラグラフ144。
- ^ 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2015年9月24日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2014年10月31日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) - ^ ICPR: 協議のための報告書草案 アーカイブ 2015-06-22 at the Wayback Machine
- ^ Icrp (2007). 国際放射線防護委員会の2007年勧告。ICRP出版物103。第37巻。ISBN 978-0-7020-3048-2. 2012年11月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年5月17日閲覧。
{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) - ^ ブレアーズ、ヘイゼル（2003年3月4日）。「書面回答：放射線」ハンサード。ECRR
は、欧州委員会または欧州議会の正式な科学諮問委員会ではない。
- ^ 欧州放射線リスク委員会 (2010)。バスビー、クリス、他 (編)。2010 年 ECRR 勧告: 低線量電離放射線への曝露による健康影響(PDF) (規制当局編)。アベリストウィス: グリーン オーディット。ISBN 978-1-897761-16-8. 2012年7月21日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。2012年5月18日閲覧。
- ^ 内部放射体の放射線リスクを検討する委員会 (CERRIE) の報告書に対する国家放射線防護委員会の対応、HPA、英国、2005 年
- ^ Rivkees, Scott A.; Sklar, Charles; Freemark, Michael (1998). 「放射性ヨウ素治療に重点を置いた小児バセドウ病の管理」Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism . 83 (11): 3767–76. doi : 10.1210/jcem.83.11.5239 . PMID 9814445.
- ^ Rowland, RE (1994). ヒトにおけるラジウム：米国研究のレビュー(PDF) . アルゴンヌ国立研究所. 2012年5月24日閲覧。
- ^ Wynn, Volkert; Hoffman, Timothy (1999). 「治療用放射性医薬品 afrtin=2+3=9000」(PDF) . Chemical Reviews . 99 (9): 2269–92. doi :10.1021/cr9804386. PMID 11749482.
- ^ NRC用語集
- ^ 「放射線量測定の混乱した世界」 - MA Boyd、2009 年廃棄物管理会議論文、米国環境保護庁。米国と ICRP の線量測定システムの違いについての説明。
- 米国原子力規制委員会用語集
- アルゴンヌ国立研究所用語集
- 電離放射線への曝露の制限（報告書番号116）。米国放射線防護測定委員会（NCRP）。
外部リンク
- 英国政府COMAREウェブサイト
- 英国政府 CERRIE ウェブサイト
- [1] - 「放射線量測定の混乱した世界」 - MA Boyd、2009年、米国環境保護庁。米国とICRPの線量測定システムの時系列的な違いの説明。