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グレイ（記号：Gy ）は、国際単位系（SI）における電離放射線量の単位で、1キログラムの物質あたり1ジュールの放射線エネルギーの吸収として定義されます。[ 1 ]
これは、吸収線量という放射線量の単位として用いられ、単位質量の吸収物質に電離放射線によって蓄積されるエネルギーを測定するものであり、放射線治療、食品照射、放射線滅菌における照射線量の測定に使用されます。急性放射線症候群などの起こりうる急性健康影響を予測する上で重要であり、人体への確率的健康影響の尺度であるシーベルトを用いて等価線量 を計算する際にも使用されます。
グレイは、放射線計測学において放射線量カーマの単位としても使用されます。カーマは、単位質量あたりの物質サンプルにおいて、非荷電電離放射線[ a ]によって放出されるすべての荷電粒子の初期運動エネルギーの合計として定義されます。この単位は、X線およびラジウム放射線とその生体組織への影響の測定の先駆者である英国の物理学者ルイス・ハロルド・グレイにちなんで名付けられました。[ 2 ]
グレイは1975年に国際単位系の一部として採用されました。グレイに対応するcgs単位はラド（0.01 Gyに相当）で、米国国立標準技術研究所 のスタイルガイドでは「強く推奨されない」とされていますが、米国では依然として広く使われています。[ 3 ]
灰色は線量測定において多くの応用分野を持つ。
組織における吸収線量の測定は、入射放射線が標的組織に沈着させるエネルギー量を測定するものであるため、放射線生物学および放射線治療において極めて重要である。吸収線量の測定は散乱と吸収のため複雑な問題であり、これらの測定には多くの特殊な線量計が利用可能であり、1次元、2次元、3次元のアプリケーションをカバーできる。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
放射線療法では、照射する放射線量は、治療対象となるがんの種類と病期によって異なります。根治を目的とする場合、固形上皮性腫瘍に対する典型的な線量は60～80Gyです が、リンパ腫は20～40Gyで治療されます。予防的（補助的）照射量は、通常、 1.8～2Gyずつ分割して45～ 60Gy 程度です（乳がん、頭頸部がんの場合）。
骨盤CTスキャンの平均放射線量は6mGyであり 、腹部と骨盤の選択的CTスキャンの平均放射線量は 14mGyである。[ 7 ]
吸収線量は放射線防護においても重要な役割を果たしており、低レベル放射線の確率的健康リスクを計算する出発点となります。このリスクは、がん誘発および遺伝子損傷の確率として定義されます。[ 8 ]グレイは放射線の総吸収エネルギーを測定しますが、確率的損傷の確率は、放射線の種類とエネルギー、および関与する組織の種類にも依存します。この確率は、グレイと同じ次元を持つシーベルト（Sv）の等価線量に関連しています。等価線量と実効線量に関する記事で説明されている重み付け係数によって、グレイと関連付けられます。
国際度量衡委員会は、「吸収線量Dと線量当量Hの混同を避けるため、それぞれの単位には特別な名称を用いるべきである。すなわち、吸収線量Dの単位にはジュール毎キログラムの代わりにグレイという名称を用い、線量当量Hの単位にはジュール毎キログラムの代わりにシーベルトという名称を用いるべきである。」と述べている。 [ 10 ]
添付の図は、まず計算手法によって吸収線量（グレイ）を求め、そこから等価線量を導出する方法を示しています。X線とガンマ線の場合、グレイはシーベルトで表しても数値的に同じ値になりますが、アルファ粒子の場合、1グレイは20シーベルトに相当するため、それに応じて放射線加重係数が適用されます。
グレイは、高レベルの電離放射線に急性的に曝露された際に受ける線量による「組織影響」と呼ばれるものの深刻さを表すために慣習的に使用されています。これらは、損傷を引き起こす可能性のある低レベルの放射線の不確実な影響とは対照的に、確実に発生する影響です。5 グレイ以上の高エネルギー放射線に全身が急性的に曝露されると、通常 14 日以内に死亡します。LD 1、LD 50、LD 99はそれぞれ 2.5、5、8 Gy です。[ 11 ] LD 50線量は、 75 kg の成人に対して 375 ジュールに相当します。
グレーは、放射線硬化、食品照射、電子線照射などのプロセスにおいて、非組織材料中の吸収線量率を測定するために使用されます。吸収線量の値を測定および制御することは、これらのプロセスの適切な動作を確保するために不可欠です。
カーマ（「単位質量あたりに放出される運動エネルギー」）は、放射線計測において、照射による電離エネルギーの放出量を表す単位として用いられ、グレイで表されます。重要なのは、カーマ線量は、放射線エネルギーによって吸収線量と異なるということです。これは、電離エネルギーが考慮されていないことが一因です。低エネルギーではカーマと吸収線量はほぼ等しくなりますが、高エネルギーでは、吸収体から制動放射（X線）や高速電子の形でエネルギーが放出されるため、カーマは吸収線量よりもはるかに高くなります。
カーマは、空気に適用した場合、従来の放射線被ばく量の単位であるレントゲンに相当しますが、これら2つの単位の定義には違いがあります。グレイは対象物質に関係なく定義されますが、レントゲンは乾燥空気中の電離効果に基づいて定義されており、他の媒体への影響を必ずしも反映するものではありませんでした。
ヴィルヘルム・レントゲンは1895年11月8日にX線を発見し、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）[ b ]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。[ 12 ] [ 13 ] [ c ]
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。[ 14 ]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。[ 15 ]
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。[ 16 ] 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。 [ 14 ]
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いた。 [ 17 ] CCUは、吸収放射線のSI単位を、吸収物質の単位質量あたりに再吸収された荷電粒子によって沈着されたエネルギーとして定義することに決定した。これはラドの定義と同じだが、MKS単位ではジュール/キログラムに相当する。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・グレイにちなんで「グレイ」と名付けられた。グレイは100 ラドに相当する。注目すべきは、センチグレイ（数値的にはラドに相当）が放射線治療における絶対吸収線量を表すために今でも広く使われていることである。
1975年の第15回国際度量衡総会において、電離放射線の吸収、比エネルギー吸収、およびカーマの測定単位としてグレイが採用されたことは[ 18 ] 、電離放射線の性質の理解と、一貫性のある放射線量と単位の作成の両方において、半世紀以上にわたる研究の集大成であった。
以下の表は、放射線量をSI単位系と非SI単位系で示したものです。
