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放射線被ばくは、光子からの電離放射線による空気の電離の尺度である。[1]これは、特定の体積の空気中のそのような放射線によって解放された電荷をその空気の質量で割ったものとして定義される。[1] 2007年現在、「医療放射線被ばく」は、国際放射線防護委員会によって、人々が自身の医学的または歯科的診断または治療の一環として受ける被ばく、職業上被ばくする者以外の人が、患者のサポートと快適さを自発的に手伝う際に知りながら受ける被ばく、および被ばくを伴う生物医学研究プログラムへのボランティアによる被ばくとして定義されている。[2]放射線を伴う一般的な医療検査および治療には、X線、CTスキャン、マンモグラフィー、肺換気および灌流スキャン、骨スキャン、心臓灌流スキャン、血管造影、放射線療法などがある。[3]検査の種類ごとに、独自の量の放射線被ばくがある。[2]放射線被ばくによって引き起こされる健康への悪影響には、確定的影響と確率的影響の2つの一般的なカテゴリがあります。[2]確定的影響（有害な組織反応）は、高線量後の細胞の死滅/機能不全によるものであり、確率的影響は、体細胞の突然変異によって引き起こされる被ばくした個人の癌の発症、または生殖細胞の突然変異による子孫の遺伝性疾患のいずれかを伴います。[2]
吸収線量とは、放射線が物質に蓄積するエネルギーの量を表す用語です。[4]吸収線量の一般的な測定単位には、ラド（放射線吸収線量）やグレイ（Gy）などがあります。線量当量は、人体組織に対する放射線の影響を計算します。[4]これは、体内の各組織が放射線に対してどのように異なる感受性を持っているかを考慮した組織加重係数を使用して行われます。[4]実効線量とは、全身の放射線リスクを平均化したものです。[4]電離放射線は人間にがんを引き起こすことが知られています。 [4] これは、第二次世界大戦中に日本で原爆投下を受けた生存者を追跡した寿命研究からわかっています。[5] [4] 10万人を超える個人が50年間追跡されました。[5]この間に形成されたがんの10分の1は放射線によるものでした。[6]この研究では、すべての固形腫瘍に対して線形線量反応が示されています。[6]これは、線量と人体の反応の関係が直線であることを意味します。[6]
| 放射線被ばく | |
|---|---|
一般的な記号 | バツ |
| SI単位 | C /kg |
その他のユニット | レントゲン |
| SI基本単位では | A ⋅ s / kg |
医療用画像診断における低線量放射線のリスクは証明されていない。[7]低線量放射線によるリスクを立証することは困難である。[7]これは、喫煙、化学物質、汚染物質など、環境中に他の発がん物質が存在することが一因である。[7]一般的な頭部CTの有効線量は2mSvである。[7]これは、人が1年間に浴びる背景放射線の量に匹敵する。[5]背景放射線は、天然放射性物質と宇宙からの宇宙放射線によるものである。[5]胚と胎児は放射線被ばくに対して非常に敏感であると考えられている。[8]放射線被ばくによる合併症には、内臓の奇形、IQの低下、癌の形成などがある。[ 8]被ばくのSI単位はクーロン/キログラム（C/kg）であり、レントゲン（R ）に取って代わった。[9] 1レントゲンは0.000 258 C/kg ; 1クーロン/kgの被曝は3876レントゲンに相当します。[9]
放射線
放射線は移動するエネルギーの形態であり、電離型と非電離型に分類されます。[4]電離放射線はさらに、電磁放射線（物質なし）と粒子放射線（物質あり）に分類されます。[4]電磁放射線は光子で構成されており、光子は波の形で移動するエネルギーパケットと考えることができます。[4]電磁放射線の例には、X線とガンマ線があります（写真「電磁放射線の種類」を参照）。[4]これらの種類の放射線は、エネルギーが高いため、人体を容易に貫通します。[4]
医療における放射線被曝
2007 年現在、「医療放射線被ばく」は、国際放射線防護委員会によって、人々が自身の医療または歯科診断または治療の一環として被ばくすること、職業上被ばくした人以外が患者のサポートと安楽を自発的に手伝う際に故意に被ばくすること、および被ばくを伴う生物医学研究プログラムに参加するボランティアが被ばくすることと定義されています。[2] 2012 年現在、医療画像診断における低線量放射線のリスクは証明されていません。[7]低線量放射線に関連するリスクを確立することは困難です。[7]その理由の 1 つは、放射線被ばくからがんの出現までに長い期間がかかることです。[7]また、がんの自然発生もあります。[7]集団におけるがんの増加が低線量放射線によって引き起こされたかどうかを判断することは困難です。[7]最後に、私たちは他の強力な発がん物質がこれらの研究結果に影響を与える可能性のある環境に住んでいます。[7]これには、化学物質、汚染物質、タバコの煙などが含まれます。[7]
一般的な医療診断画像検査による実効線量については表を参照してください。[7]
吸収線量、線量当量、実効線量
吸収線量とは、電離放射線が物質に蓄積するエネルギーの量です。[4]吸収線量は、放射線を吸収する物質の種類によって異なります。[4] 1 MeVのエネルギーを持つガンマ線による1レントゲンの被曝では、空気中の線量は 0.877 rad 、水中の線量は0.975 rad、シリコン中の線量は 0.877 rad、平均的な人間の組織中の線量は 1 rad になります。[10]「rad」は放射線吸収線量の略です。[4]これは、放射線被曝による線量を評価するために使用される特別な線量測定量です。 [4]人間の組織のもう 1 つの一般的な測定単位は、グレイ (Gy、国際単位または SI 単位) です。[4]この文の参考文献には、これら 4 つの物質の被曝から線量への変換を示す表があります。[10]人間の組織と臓器に蓄積されたエネルギーの量は、人間の測定の基礎となります。[4]これらの線量は、放射線の種類や臓器や組織の感受性の違いを考慮して放射線リスクとして計算されます。[4]
人体組織に対する放射線の生物学的影響を測定するために、実効線量または線量当量が使用されます。[4]線量当量は、特定の臓器または組織における実効放射線量を測定します。[4]線量当量は次の式で計算されます。[4]
線量当量 = 吸収線量 x 組織加重係数
組織加重係数は各臓器の放射線に対する相対的な感受性を反映している。[4]
実効線量とは、体全体で平均した放射線リスクを指します。[4]これは、被ばくしたすべての臓器または組織の等価線量の合計です。[4]等価線量と実効線量はシーベルト（Sv）で測定されます。[4]
例えば、ある人の小腸と胃が別々に放射線にさらされたとします。[2]小腸の吸収線量は100mSv、胃の吸収線量は70mSvです。各臓器の組織加重係数は次の表の通りです。[2]
小腸の線量当量は次のとおりです。
線量当量 = 100 mSv x 0.12 = 12 mSv
胃の線量当量は次のとおりです。
線量当量 = 70mSv x 0.04 = 2.8mSv
実効線量は、線量当量（小腸）+線量当量（胃）= 12mSv + 2.8mSv = 14.8mSv となります。この放射線による有害な影響のリスクは、全身に均一に受けた 14.8mSv に相当します。
がんリスク、寿命研究、線形非閾値仮説
電離放射線は、ヒトにがんを引き起こすことが知られています。 [4]このことは、原爆生存者のがん発症率の観察からわかっています。[4] [5]寿命研究（LSS）は、日本の原爆生存者の健康影響に関する長期研究です。[5]また、ウラン鉱山労働者でがん発症率の上昇が観察されています。[5]この傾向は、他の医療、職業、環境研究でも見られます。[4] [5]これには、診断または治療用の放射線に曝露した医療患者が含まれます。[5]また、自然放射線を含む環境放射線源に曝露した人も含まれます。[5]
LSSでは、1958年から1998年まで（約325,000人の民間人生存者のうち）105,427人が追跡調査された。 [6]この期間中に、17,448件のがんが診断された。[6]ベースライン予測のがん発生率または新規がん数は約7,000件である。[6]これらのがんのうち850件は、推定線量が0.005 Gyを超える個人で診断された。[6]言い換えれば、それらは原爆放射線被曝によるものであり、診断されたがんの11％または10件中1件に相当します。[7]対象集団は、登録された広島・長崎住民の3つの主要グループを含むように選択された人々と定義されました。
（１）原爆投下時に爆心地から2.5km以内にいた被爆者（ATB）、
（２）爆心地から2.5～10km以内にいた被爆者（低線量群または無線量群）、
（３）原爆投下時に広島・長崎両市に一時的にいなかった、あるいは爆心地から10km以上離れた場所にいた住民（非被爆群）[6]
全体的に、個人は広い範囲の線量（0.005 Gy未満から4 Gyまで）に被曝しました。 [7]年齢にも幅があります。[7]約45,000人が0.005 Gyまたは5mSvに被曝しました。[6]この研究では、すべての固形腫瘍について線形線量反応が示されています。[6]これは、線量と人体の反応の関係が直線であることを意味します。[6]例を見るには、「線形グラフ」というタイトルのグラフを見てください。線形線量反応は、人体の反応の変化率がどの線量でも同じであることを意味します。[7]
国際放射線防護委員会（ICRP）は、確定的影響、つまり有害な組織反応がどのように起こるかを説明しています。[5]体内の細胞に臨床的な放射線障害を引き起こす閾値線量があります。 [5]線量が増加すると、障害の重症度が増します。[5]これにより、組織の回復も損なわれます。[5] IRCPは、放射線被曝後にがんがどのように発症するかについても説明しています。[5]これは、DNA損傷反応プロセスを介して起こります。[5]ここ数十年で、この見解を裏付ける細胞および動物のデータが増えています。[5]ただし、100 mSv以下の線量では不確実性があります。[5]関連する臓器や組織の等価線量とともに、がんの発生率が上昇すると想定できます。[5]したがって、委員会はこの想定に基づいて勧告を行っています。[5]この閾値100 mSvを下回る線量では、がんを発症する確率が直接的に増加します。[5]この線量反応モデルは「線形非閾値」またはLNTとして知られています。モデルを確認するには、「線形非閾値モデルの線量反応曲線」のグラフの破線を参照してください。低線量でのこの不確実性のため、委員会は癌症例の仮説的な数を計算していません。[5]
医療における放射線被ばく予防
医療分野では、適切な予防措置を講じなければ、専門家がさまざまな形態の電離放射線にさらされる可能性があります。曝露は、X線、CTスキャン、放射線治療を通じて起こります。[11]これらの画像技術は、イオン放射線を使用して、診断や治療の目的で医療において重要な役割を果たしている体の部分の内部構造の詳細な画像を作成します。曝露のリスクを減らし、医療従事者の安全と保護を確実にするために、予防措置の実施が不可欠です。[12]
医療現場での放射線被ばくのリスクを減らすための重要な対策の1つは、放射線のさまざまな運用分野で働くすべての職員に安全研修を行うことです。[13]これらの研修により、労働者はこれらの機器を適切に取り扱うための正しい知識を持つことができます。これらの研修では個人用保護具の使用もカバーされており、職員が適切なエプロン/スクラブ、シールド/マスク、ゴーグル、手袋などを着用していることを確認し、個人用保護具を正しく着用および脱ぐことも重要です。[13]職員の安全をさらに確保するために、医療施設には管理区域とゾーンが設けられています。これらのエリアは標識とバリアで制限され、許可されたスタッフのみがアクセスできるようにします。[14]
患者が放射線被曝前に抗酸化治療を受けた場合、末梢血リンパ球における二本鎖切断として測定されたDNA損傷が減少した。[15]そのため、抗酸化治療は放射線被曝前の予防策として提案された。[15]また、ラットでは、抗酸化治療により高線量電離放射線によって誘発される 生殖細胞のアポトーシスが改善された。 [16]
背景放射線
背景放射線は、天然の放射性物質と宇宙からの宇宙放射線から生じます。[5]人々は環境からのこの放射線に継続的にさらされており、年間被ばく量は約 3 mSv です。[5] ラドンガスは放射性化学元素であり、背景放射線の最大の発生源であり、年間約 2 mSv です。[17] これは頭部 CT に似ています (表を参照)。その他の発生源には、宇宙放射線、水中に溶解したウランとトリウム、内部放射線 (人間は生まれたときから体内に放射性のカリウム 40 と炭素 14 を持っています) などがあります。[18]医療用画像診断の他に、人工の放射線源には、建物や道路の建設資材[19]、ガスや石炭などの可燃性燃料、テレビ、煙探知器、夜光時計、タバコ、一部の陶磁器などがあります。[20]
セメント、コンクリート、レンガ、天然石、石膏、花崗岩、粘土などの建設製品は、自然放射線を最も多く放出します。すべての EU 諸国は、放射線防護の観点から懸念される建設製品中のラジウム 226、トリウム 232、カリウム 40 の放射能濃度を測定し、結果として生じる放射線被ばくを市場に出す前に評価することを義務付けられています。欧州指令 2013/59/Euratom の第 75 条では、放射能濃度指数 ( ACI ) を定義しており、略して I (index) と呼ばれます。放射能濃度指数は、懸念される可能性のある材料を識別するためのヨーロッパで確立されたスクリーニング ツールです[21] [22]。
以下は、米国原子力規制委員会が、さまざまな種類の食品に微量の放射線が含まれている例です。[23]放射線源は、放射性カリウム40（40K）、ラジウム226（226Ra）、およびその他の原子です。[23]
胎児へのリスク
何十年もの間、標準的な男性が基準として使用され、女性や発達中の生物は無視されていました。
胚と胎児は放射線被ばくに対して非常に敏感であると考えられている。[8]致死のリスクが最も高いのは着床前期間である。[8]これは受胎後10日目までである。[8]奇形は通常、器官形成後に発生する。[8]これは、3つの胚葉（外胚葉、内胚葉、中胚葉）が胎児の内臓を形成する発達段階である。 [24]推定線量閾値は0.1グレイ低線エネルギー付与（LET）放射線であり、この期間は通常14～50日目に発生する。[8]動物データは、約100mGyの線量で奇形が誘発されるという考えを支持している。[2]もう一つのリスクは知能指数（IQ）の低下である。 [8]最も感受性の高い期間は受胎後8～15週である。[8] IQはSvあたり30ポイント低下し、重度の知的障害につながる可能性がある。[8]奇形は、少なくとも 300 mGy の線量閾値で発生し始めます。[2]がんは放射線によっても誘発される可能性があり、これは通常、妊娠 51 日から 280 日目に発生します。[8]ほとんどの X 線撮影は、妊娠後期に行われます。[8]妊娠初期の放射線被ばくに関する情報はほとんどありません。[8]ただし、データは相対リスクが 2.7 であることを示唆しています。[8]相対リスクとは、あるグループが他のグループと比較した結果の確率の尺度です。この場合、妊娠初期にがんが発生するリスクは、妊娠後期にがんが発生するリスクの 2.7 倍です。さらに、原子放射線の影響に関する国連科学委員会は、妊娠初期における過剰相対リスクを計算しました。[25]これは、mGy あたり 0.28 です。[25]過剰相対リスクとは、被ばくした集団の疾患率を被ばくしていない集団の疾患率で割り、1.0 を引いた値です。[2]これは、妊娠初期の放射線によるがんのリスクが妊娠後期よりも28％高いことを意味します。
医療画像診断と治療における放射線の利点
医療用画像診断からの放射線の使用には、さまざまな利点があります。[26] スクリーニング画像診断は、がんを早期に発見し、死亡リスクを減らすために使用されます。[26]また、生命を脅かす重篤な病状になるリスクも減り、手術を回避することもできます。[26]これらの検査には、肺がんスクリーニング、乳がんスクリーニングなどが含まれます。[26] [27]放射線は、さまざまな種類のがんの治療にも使用されます。[28]すべてのがん患者の約50％が放射線療法を受けています。[28]放射線療法はがん細胞を破壊し、その増殖を止めます。[28]がん以外にも、心臓発作、肺塞栓症、肺炎など、生命を脅かす病気の診断に多くの種類の医療用画像診断が使用されています。[29] [30] [31]
露出率定数
ガンマ線照射野は、被曝率（例えば、レントゲン/時）によって特徴付けられる。点源の場合、被曝率は放射能に比例し、距離の2乗に反比例する。[32]
- F = Γ×α / r 2
ここで、Fは被曝率、rは距離、αは線源の活性、Γ は被曝率定数であり、ガンマ線源として使用される 特定の放射性核種に依存します。
以下は、様々な放射性核種の被曝率定数の表です。ミリキュリー単位の放射能とセンチメートル単位の距離における1時間あたりの被曝率をレントゲン単位で示しています。[33]
放射線測定量
次の表は、SI 単位と非 SI 単位での放射線量を示しています。
米国原子力規制委員会はSI単位と並んでキュリー、ラド、レムの単位の使用を許可しているが[35] 、欧州連合の 欧州計量単位指令では1985年12月31日までに「公衆衛生目的」でのそれらの使用を段階的に廃止することを義務付けている[36]。
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