線量測定

電離放射線による吸収線量を測定する方法はいくつかあります。放射性物質に職業的に接触する人、または放射線に被ばくする可能性のある人は、日常的に個人線量計を携帯しています。これらは、受けた線量を記録して表示するように特別に設計されています。従来、これらは、フィルムバッジ線量計として知られる写真フィルムを内蔵した、監視対象者の衣服に取り付けられたロケットでした。これらは、熱ルミネセンス線量計（TLD）、光刺激ルミネセンス（OSL）、または蛍光核軌跡検出器（FNTD）バッジなどの他のデバイスにほぼ置き換えられています。^{[ 2 ] [ 3 ]}

国際放射線防護委員会（ICRP）のガイダンスでは、全身被ばくを仮定して、個人線量計を被ばくを代表する身体の位置に装着した場合、個人線量当量Hp(10)の値は、放射線防護に適した実効線量値を推定するのに十分であるとされています。個人線量当量とは、個人線量計による放射線測定に使用するために特別に設計された放射線量です。^{[ 4 ]}線量計は、規制目的で個人線量を記録するために使用することが承認されている場合、「法定線量計」として知られています。不均一な照射の場合、このような個人線量計は身体の特定の領域を代表していない可能性があり、その場合は、懸念される領域に追加の線量計が使用されます。

半導体検出とプログラマブルプロセッサ技術を用いた電子個人線量計（EPD）と呼ばれる電子機器が数多く普及している。これらはバッジとして装着するが、瞬間線量率を表示し、線量率または総積算線量が基準値を超えた場合には、音声と視覚による警報を発する。装着者は、記録された線量と現在の線量率に関する多くの情報を、ローカルディスプレイを通して即座に確認できる。EPDは、単独の主線量計として、あるいは他の機器の補助として使用できる。特に、高線量率が予想される場合、装着者の被ばく時間を制限する必要があるため、リアルタイムでの線量モニタリングにEPDは非常に有用である。

特定の状況下では、被ばく者が作業していた区域に設置された固定式計測器の測定値から被ばく線量を推定できる場合があります。これは通常、個人線量計が支給されていない場合、または個人線量計が破損もしくは紛失した場合にのみ用いられます。このような計算では、被ばく線量について悲観的な見方がされます。

内部被ばく線量測定は、放射性核種が人体に取り込まれたことによる被ばく線量を評価するために使用される。

放射線量には、吸収線量（D）など、さまざまな測定方法があります。

• 単位質量あたりに吸収されるエネルギー（グレイ（Gy）（ J・kg⁻¹ ^））
• 等価線量（H）はシーベルト（Sv）単位で測定されます。
• 実効線量（E）はシーベルト単位で測定される。
• カーマ（K）はグレイ単位で測定される。
• 線量面積積（DAP）は、グレイセンチメートル^{単位で測定されます。}
• 線量長積（DLP）はグレイセンチメートル単位で測定されます。
• ラドは、吸収放射線量の非推奨単位であり、1ラド＝​​0.01グレイ＝0.01ジュール/キログラムと定義される。
• レントゲンは、X線照射量の測定に用いられてきた旧来の単位である。

各測定値はしばしば単に「線量」と表現されるため、混乱を招くことがあります。特に米国では、線量がラド（rad）で、線量当量（rem）で報告されることが多く、 SI単位以外の単位が依然として使用されています。定義上、1 Gy = 100 rad、1 Sv = 100 remです。

基本量は吸収線量 ( D ) であり、これは物質の単位質量 (dm ) あたりに [電離放射線によって] (dE) が与えられる平均エネルギー (D = dE/dm) として定義されます^{[ 8 ]}吸収線量の SI 単位はグレイ (Gy) であり、1 ジュール/キログラムとして定義されます。吸収線量は点測定であるため、放射線療法における腫瘍線量などの局所的 (つまり部分的な臓器) の被ばくを記述するのに適しています。関与する組織の量と種類が明記されていれば、確率的リスクを推定するために使用できます。局所診断線量レベルは通常 0～50 mGy の範囲です。1 ミリグレイ (mGy) の光子放射線の線量では、各細胞核は平均 1 本の放出電子トラックによって横断されます。^{[ 9 ]}

特定の生物学的効果を生じさせるのに必要な吸収線量は、光子、中性子、アルファ粒子などの放射線の種類によって異なります。これは等価線量 (H) によって考慮され、等価線量は放射線の種類 R による臓器 T の平均線量 ( D _T,R ) に重み係数W _Rを乗じたものとして定義されます。これは、放射線の種類による生物学的効果(RBE)を考慮するように設計されています。^{[ 8 ]}例えば、同じ吸収線量 (Gy) の場合、アルファ粒子は X 線やガンマ線よりも 20 倍生物学的に強力です。「線量等価」の尺度は臓器平均ではなく、現在では「運用量」にのみ使用されます。等価線量は、放射線被ばくによる確率的リスクの推定用に設計されています。確率的効果は、放射線量評価において、癌誘発および遺伝子損傷の確率として定義されます。^{[ 10 ]}

線量は臓器全体で平均化されるため、等価線量は急性放射線効果や放射線治療における腫瘍線量の評価にはほとんど適していません。線形線量反応を仮定した確率的効果の推定においては、照射される総エネルギー量は変わらないため、この平均化は影響を与えません。

実効線量は放射線防護の中心線量であり、確率的健康影響の発生を許容できないレベル以下に抑え、組織反応を回避するために被ばく限度を規定するために使用される。^{[ 12 ]}

体の異なる部位への局所的な被ばくによる確率的リスクを比較すること（例えば、胸部X線検査と頭部CTスキャンを比較するなど）、あるいは同じ部位への被ばくであっても被ばくパターンが異なる場合（例えば、心臓CTスキャンと心臓核医学スキャンを比較するなど）は困難です。この問題を回避する一つの方法は、局所的な線量を全身にわたって単純に平均化することです。しかし、この方法の問題点は、がん誘発の確率的リスクが組織によって異なることです。

実効線量Eは、各組織に特定の重み付け係数 ( W _T )を適用することで、この変動を考慮するように設計されています。実効線量は、局所的な被ばくと同じリスクをもたらす等価な全身線量を示します。これは、各臓器への等価線量 ( H _T )の合計として定義され、それぞれにその組織の重み付け係数 ( W _T ) を乗じます。

加重係数は、国際放射線防護委員会（ICRP）によって、各臓器の癌誘発リスクに基づいて計算され、関連する致死率、生活の質、および損失生存年数を考慮して調整されます。照射部位から離れた臓器は、（主に散乱によって）わずかな等価線量しか受けないため、その臓器の加重係数が高くても、実効線量への寄与は小さくなります。

実効線量は、集団の平均値である「基準」となる人物に対する確率的リスクを推定するために用いられます。個々の医療被ばくにおける確率的リスクの推定には適しておらず、急性放射線影響の評価にも用いられません。

世界平均の自然放射線被ばく線量は年間約3.5ミリシーベルトである。放射線被ばくは主に宇宙線と地球内の天然同位体によるものです。一般市民の放射線被ばくの最大の原因は、自然発生するラドンガスであり、これは年間バックグラウンド放射線量の約55%を占めています。米国では、肺がんの10%がラドンに起因すると推定されています。

人体は約70％が水分で、全体の密度が1g/cm³に近いことから^、線量測定は通常、水に対する線量として計算および校正されます。

英国国立物理研究所（NPL）などの国立標準研究所は、電離箱やその他の測定機器の読み取り値を吸収線量に変換するための校正係数を提供します。これらの標準研究所は一次標準器として機能し、通常は絶対熱量測定（物質がエネルギーを吸収した際の温度上昇）によって校正されます。利用者は二次標準器を研究所に送付し、そこで一次標準器から得られた既知量の放射線に照射され、機器の読み取り値をその線量に変換するための係数が発行されます。利用者はその後、二次標準器を使用して、使用する他の機器の校正係数を導き出すことができ、これらの機器は三次標準器、または現場用機器となります。

NPLは絶対光子線量測定用の黒鉛熱量計を運用しています。黒鉛は比熱容量が水の6分の1であるため、水の代わりに黒鉛が使用されます。そのため、黒鉛の温度上昇は水の場合の6倍になり、測定精度が高くなります。わずかな温度変化を測定するために、黒鉛を周囲の環境から絶縁することに大きな問題があります。人間の致死放射線量は約10～20 Gyです。これは1キログラムあたり10～20ジュールです。したがって、2グラムの重さの1  cm ³の黒鉛片は 約20～40 mJを吸収します。比熱容量が約700 J·kg ⁻¹ ·K ⁻¹であるため、これはわずか20 mKの温度上昇に相当します。

放射線治療（外部照射療法における線形粒子加速器）における線量計は、電離箱^{[ 14 ]}またはダイオード技術もしくはゲル線量計^{[ 6 ]}を用いて日常的に校正される。