線形閾値なしモデル

線形閾値なしモデル( LNT )は、放射線防護において、放射線誘発がん、遺伝子変異、電離放射線への曝露による人体への催奇形性影響などの確率的な健康影響を推定するために使用される線量反応モデルです。このモデルは、生物学的影響の観察がより困難な非常に低い線量であっても、線量と健康影響の間に線形関係があると想定しています。LNT モデルは、線量がどれほど低くても電離放射線への曝露はすべて有害であり、その影響は生涯にわたって累積することを示唆しています。

LNTモデルは、放射線の影響から身を守るために規制線量限度を設定する公衆衛生政策を策定する際の基礎として、規制機関によって広く使用されています。しかし、LNTモデルの妥当性は議論の的となっており、他のモデルも存在します。閾値モデル（非常に低い被ばくは無害であると仮定）、放射線ホルミシスモデル（非常に低い線量の放射線は有益であるとする）、超線形モデルなどです。LNTモデルは放射線に対する不合理な恐怖を生み出した可能性があると主張されています。^{[1] [2]}

科学組織や政府の規制機関は、特に最適化のために LNT モデルを使用することを一般的に支持しています。ただし、一定レベル以下の線量から健康への影響を推定することに対して警告する人もいます (§ 論争を参照)。

確率的健康影響とは、偶然に発生し、その確率は線量に比例するが、その重症度は線量とは無関係である影響である。^[3] LNTモデルは、確率的影響が始まる下限値は存在せず、線量と確率的健康リスクの間に線形関係があると仮定する。言い換えれば、LNTは、放射線は、どんなに小さい線量レベルでも害を引き起こす可能性があり、非常に小さな被ばくを複数回合計しても、等しい線量の大きな被ばくを1回受けた場合と同じように確率的健康影響を引き起こす可能性があると仮定する。^[1]対照的に、確定的健康影響は、組織の損傷によって引き起こされる急性放射線症候群などの放射線誘発性影響である。確定的影響は、閾値線量を超えると確実に発生し、その重症度は線量とともに増加する。^[4]本質的な違いのため、LNTは確定的影響のモデルではなく、代わりに他の種類の線量反応関係によって特徴付けられる。

LNTは、疫学研究でその適用が支持されている高線量での放射線誘発がんの確率を計算する一般的なモデルであるが、議論の余地はあるものの、予測統計的信頼性が低い線量領域である低線量でも計算できる。^{[1]それにもかかわらず、}原子力規制委員会（NRC）などの規制機関は、多くの公衆衛生政策に見られるように、確率的な健康影響から保護するための規制線量限度の根拠としてLNTを一般的に使用している。LNTモデルが低線量被ばくの現実を説明しているかどうかは議論の余地があり、NRCが放射線防護規制の設定に使用しているLNTモデルに対する異議が提出された。^[2] NRCは2021年に「LNTモデルの使用中止要求を裏付ける十分な根拠を提示していない」という理由で請願を却下した。^[5]

その他の線量モデルには、非常に低い被曝は無害であると仮定する閾値モデルや、非常に低い被曝量の放射線は有益であると主張する放射線ホルミシスモデルなどがある。現在のデータは決定的ではないため、科学者の間ではどのモデルを使用するべきか意見が分かれているが、ほとんどの国内外の癌研究機関は低線量放射線への被曝を規制するためにLNTを明確に支持している。このモデルは、低レベル放射性汚染の集団被曝量の癌への影響を定量化するために使用されることがあるが、これは議論の的となっている。このような慣行は、2007年以来、国際放射線防護委員会によって批判されている。^{[6] [1]}

放射線被曝とがんとの関連は、ヴィルヘルム・レントゲンによるX線、アンリ・ベクレルによる放射能の発見から6年後の1902年には早くも観察されていました。^[8] 1927年、ヘルマン・ミュラーは、放射線が遺伝子変異を引き起こす可能性があることを実証しました。^[9]彼はまた、がんの原因として変異を示唆しました。^[10]ギルバート・N・ルイスとアレックス・オルソンは、ミュラーによる放射線の変異への影響の発見に基づいて、1928年に生物進化のメカニズムを提唱し、ゲノム変異は宇宙放射線と地球放射線によって引き起こされると示唆し、そのような変異は放射線量に比例して起こる可能性があるという考えを初めて導入しました。^[11]その後、ミュラーを含むさまざまな研究室が、突然変異頻度の見かけ上の線形線量反応を実証しました。^[12] 1946年に放射線の変異原性に関する研究でノーベル賞を受賞したミュラーは、ノーベル賞受賞記念講演「突然変異の生成」の中で、突然変異の頻度は「照射された放射線の量に直接かつ単純に比例する」こと、そして「閾値線量は存在しない」ことを主張した。^[13]

初期の研究は高レベルの放射線に基づいていたため、低レベルの放射線の安全性を確立することは困難でした。実際、初期の科学者の多くは、許容レベルが存在する可能性があり、低線量の放射線は無害である可能性があると信じていました。^[8] 1955年に行われた低線量放射線にさらされたマウスに関する研究では、マウスが対照動物よりも長生きする可能性があることが示唆されています。^[14]広島と長崎への原爆投下後、放射線の影響に対する関心が高まり、生存者を対象に研究が行われました。低線量放射線の影響に関する説得力のある証拠は入手困難でしたが、1940年代後半までに、LNTの考え方は数学的な単純さからより人気が高まりました。1954年、米国放射線防護測定委員会（NCRP）は、低線量放射線の安全性を立証するために、LNTの概念を導入しました。最大許容線量。1958年、国連原子放射線影響科学委員会（UNSCEAR）はLNTモデルと閾値モデルを評価したが、「個人または大規模集団における低線量とその影響との相関関係に関する信頼できる情報」を得ることは難しいと指摘した。米国議会原子力合同委員会（JCAE）も同様に、被ばくの閾値または「安全」レベルがあるかどうかを確定できなかったが、「合理的に達成できる限り低く」（ALARA）という概念を導入した。ALARAは、LNTの有効性を暗黙的に受け入れる放射線防護政策の基本原則となった。1959年、米国連邦放射線委員会（FRC）は、最初の報告書で、低線量領域までのLNT外挿の概念を支持した。^[8]

1970 年代までに、LNT モデルは多くの団体によって放射線防護の実践における標準として受け入れられるようになりました。^[8] 1972 年、利用可能な査読済み文献をレビューした専門家パネルである米国科学アカデミー (NAS) の電離放射線の生物学的影響(BEIR) の最初のレポートは、実用的な理由から LNT モデルを支持し、「X 線とガンマ線の線量と効果の関係は線形関数ではない可能性がある」としながらも、「線形外挿の使用は、リスク推定の根拠として実用的な理由から正当化される可能性がある」と指摘しました。2006 年の第 7 回レポート、NAS BEIR VII では、「委員会は、情報の大半が、低線量でも何らかのリスクがあることを示していると結論付けています」と記しています。^[15]

米国健康物理学会はLNTモデルの起源に関するドキュメンタリーシリーズを出版している。^[16]

放射線予防措置により、太陽光は紫外線成分のため、あらゆる日光曝露率で発がん性物質としてリストされており、予防的LNTモデルに従って、安全な日光曝露レベルは示されていない。オタワ大学がワシントンDCの保健福祉省に提出した2007年の研究によると、安全な日光曝露レベルを決定するのに十分な情報がない。^[17]

線形閾値なしモデルは、環境放射線への曝露によって引き起こされる追加の死亡の予想数を推定するために使用され、したがって公共政策に大きな影響を与えます。このモデルは、放射線の放出を死亡者数に変換するために使用され、一方、ラドン検出の結果としての放射線曝露の減少は救われる命の数に変換されます。線量が非常に低い場合、モデルは人口の非常に小さな部分でのみ新しい癌を予測しますが、人口が大きい場合、生命の数は数百または数千に推定されます。

線形モデルは、健康物理学において、最大許容放射線被曝量を設定するために長い間使用されてきました。

LNTモデルは多くの科学者から異議を唱えられてきました。^[1]このモデルの初期の提唱者であるヘルマン・ジョセフ・ミュラーは、1946年のノーベル賞受賞演説でこのモデルを提唱した際、LNTモデルを支持しない初期の研究を意図的に無視したと主張されています。^[18]

超高線量放射線療法では、放射線が妊娠異常率の生理学的増加を引き起こす可能性があることが当時は知られていましたが、人間の被曝データと動物実験では、「臓器の奇形は閾値線量による決定論的影響であるように思われ、それ以下では率の増加は観察されません」と示唆されています。 ^[19]チェルノブイリ事故と奇形学（出生異常）との関連に関する1999年のレビューでは、「チェルノブイリ事故による放射線誘発性催奇形性影響に関する実質的な証拠はない」と結論付けています。^[19]人体には、DNA修復やプログラム細胞死などの防御機構があり、発がん物質への低線量被曝による発がんから体を守ると主張されています。^[20]しかし、これらの修復機構はエラーを起こしやすいことが知られています。^[5]

2011年に行われた細胞修復メカニズムの研究は、線形閾値なしモデルに反する証拠を支持している。^[21]著者らによると、米国科学アカデミー紀要に掲載されたこの研究は、「電離放射線のリスクは線量に比例するという一般的な仮定にかなりの疑問を投げかける」という。

2011年に行われた電離放射線への被曝（診断被曝とラドンからの自然放射線被曝の両方を含む）後の小児白血病に関する研究のレビューでは、既存のリスク要因であるシーベルト当たりの過剰相対リスク（ERR/Sv）は、低線量または低線量率被曝に「広く適用可能」であるが、「この推定値に関連する不確実性はかなり大きい」と結論付けられました。この研究では、「疫学研究では、一般的に、自然放射線が小児白血病のリスクに与える影響を検出できていない」とも指摘されています^[22]。

電離放射線のリスクについては、多くの専門科学委員会が招集されている。そのほとんどはLNTモデルを明確に支持しており、閾値の証拠が存在するという結論に至った委員会は、フランス科学アカデミーの2005年の報告書を除いてない。^{[23] [24]}低線量での健康影響の不確実性を考慮して、いくつかの組織は、一般的に自然界の放射線量以下の特定の線量以下の健康影響を推定することに対して警告している。以下に述べる通りである。

• 米国原子力規制委員会は、規制に含まれる線量限度要件に対する異議申し立てを受けて、2021年にLNTモデルを「一般市民と放射線作業員の両方に対する不必要な放射線被ばくのリスクを最小限に抑えるための健全な規制基盤」として支持した。^[5]

  現在の科学状況に基づき、NRC は、低線量放射線に関連するリスクの実際のレベルは依然として不明であり、INWORKS 研究などの一部の研究では、低線量放射線には少なくとも何らかのリスクがあることが示されていると結論付けています。さらに、現在の科学状況では閾値の説得力のある証拠は提供されておらず、これは、国内または国際的な権威ある科学諮問機関がそのような証拠が存在すると結論付けていないという事実によって強調されています。したがって、前述の諮問機関の表明された立場、NCI、NIOSH、EPA のコメントと勧告、2015 年 10 月 28 日の ACMUI の勧告、および独自の専門的および技術的判断に基づき、NRC は、LNT モデルが引き続き、一般市民と職業労働者の両方に対する不必要な放射線被ばくのリスクを最小限に抑えるための健全な規制基盤を提供すると判断しました。したがって、NRC は、職業労働者と一般市民の線量制限を 10 CFR パート 20 の放射線防護規制に保持します。

• 2004年に米国国立研究会議（米国科学アカデミーの一部）は線形無閾値モデルを支持し、放射線ホルミシスに関して次のように述べた。^[25]

  現時点では、低線量の電離放射線による刺激性ホルミシス効果が、放射線被曝による潜在的な有害影響を上回る重大な健康上の利益を人間にもたらすという仮定は不当である。

• 2005年に米国アカデミーの国立研究評議会は、低線量放射線研究の包括的なメタ分析BEIR VII、フェーズ2を発表しました。そのプレスリリースでアカデミーは次のように述べています。^[26]

科学的研究によれば、低レベルの電離放射線が無害または有益であると実証できる被曝量の閾値は存在しないことが示されています。

• 国際放射線防護委員会は2005年の報告書で次のように述べている。「報告書は、特定の組織の放射線関連癌については低線量閾値の存在はあり得ないわけではないが、普遍的な閾値の存在を支持する証拠はない、と結論付けている。高線量からの外挿に関する不確実なDDREFと組み合わせたLNT仮説は、低線量および低線量率での放射線防護の賢明な根拠であり続ける。」^[27] 2007年の報告書^[28]で、 ICRPは集団線量は最適化には効果的だが、非常に低い線量を集計して過剰癌を推定するのは不確実性が大きいため不適切であると指摘した。
• 放射線防護・測定に関する国家評議会（米国議会の委託を受けた機関）は、2018年の報告書で、「最近の疫学的研究は、放射線防護のためのLNTモデルの継続的な使用を支持していると結論付けている。これは、やや古いデータに基づく他の国内外の科学委員会による判断と一致しており、放射線防護の目的において、LNTモデルよりも実用的または賢明な代替線量反応関係は見当たらない」としている。^[29]
• 米国環境保護庁は、 2011年の放射線によるがんリスクに関する報告書でLNTモデルを支持している。^[30]

  リスクモデルの根底には、膨大な疫学的データと放射線生物学的データがあります。一般的に、両方の研究の結果は、低線量の放射線による被曝組織での癌誘発リスクがその組織への線量に比例するという、線形の閾値なし線量（LNT）反応モデルと一致しています。

• UNSCEARは2020/2021年報告書の付録Cで次のように述べている。^[31]

委員会は、発がんにおける突然変異と染色体異常の役割に関する確固たる知識を考慮すると、リスク推定に非閾値モデルを使用することは依然として正当であると結論付けました。とはいえ、放射線が作用する方法によっては、放射線がんリスクを推定するための線形線量反応モデルの使用を再評価する必要があるかもしれません。

多くの組織は、一定レベル以下の放射線被曝によるリスクを推定するために線形閾値なしモデルを使用することに対して警告しています。

• フランス科学アカデミー( Aca​​démie des Sciences ) と国立医学アカデミー ( Aca​​démie Nationale de Médecine ) は 2005 年に (米国の BEIR VII 報告書と同時期に) 線形閾値なしモデルを否定し、閾値線量反応と低放射線被曝でのリスクの大幅な低減を支持する報告書を発表しました。

結論として、この報告書は、低線量（< 100 mSv）および極低線量（< 10 mSv）の発がんリスクを評価するためにLNTを使用することの妥当性に疑問を呈しています。LNTの概念は、10 mSvを超える線量に対する放射線防護の規則を評価するための有用な実用的なツールになり得ますが、現在の知識の生物学的概念に基づいていないため、特に欧州指令97-43によって放射線科医に課せられたベネフィット・リスク評価の場合、低線量、さらには極低線量（< 10 mSv）に関連するリスクを外挿によって評価するために注意なしに使用すべきではありません。

• 健康物理学会の立場表明は1996年1月に最初に採択され、2019年2月に最後に改訂され、次のように述べている。^[32]

保健物理学会は、このような低レベルでは統計的な不確実性が大きいため、自然の背景レベルに近いかそれ以下の電離放射線への曝露による人々の健康リスクを推定しないよう勧告しています。

• アメリカ原子力学会は、LNTモデルは危害と被ばくの関係を適切に説明できない可能性があると述べ、ICRP-103の「LNTモデルは長期間にわたって大規模な集団が受ける些細な被ばくの健康影響を推定するために使用してはならない」という勧告に言及し、さらに追加研究を推奨している。^[33]

• UNSCEARは2012年の報告書で次のように述べています。^{[34] [35] [36]}

科学委員会は、自然の背景レベルと同等かそれ以下のレベルの増分線量に被ばくした集団内での放射線誘発性健康影響の数を推定するために、非常に低い線量に多数の個人を乗じることは推奨していません。

LNTモデルは放射線に対する不合理な恐怖を引き起こしたと主張されてきたが、その観測可能な影響はLNTが想定する観測不可能な影響よりもはるかに重大である。^{[1] 1986年に}ウクライナで起きたチェルノブイリ事故の後、LNTモデルによって強制された、子どもがより高い割合で突然変異を持って生まれるという認識により、ヨーロッパ全土で妊婦の間に不安が煽られた。^[37]遠くはスイスでも、この閾値のない恐怖から、健康な胎児に対して何百もの過剰な人工妊娠中絶が行われた。^{[38]しかし、事故後、1999年に}EUROCATデータベースの100万件近くの出生データ・セットが「被曝」グループと対照グループに分けられ、調査が行われた。チェルノブイリの影響は検出されなかったため、研究者らは「振り返ってみると、被曝が胎児に及ぼす可能性のある影響について国民に広まっていた恐怖は不当なものだった」と結論付けている。^[39]ドイツとトルコの研究にもかかわらず、事故後に妊娠に悪影響が出たという唯一の確固たる証拠は、ギリシャ、デンマーク、イタリアなどで生じた不安による選択的中絶の間接的影響であった。^[40]

低レベル放射線の影響は、放射線学的というよりも心理的なものである場合が多い。極低レベル放射線による損傷は検出できないため、被ばくした人々は、自分に何が起こるのかという不安と苦悩の中に取​​り残される。多くの人は、自分は一生根本的に汚染されていると信じ、先天性障害を恐れて子供を持つことを拒否するかもしれない。彼らは、ある種の謎の伝染病を恐れるコミュニティの他の人々から避けられるかもしれない。^[41]

放射線や原子力事故からの強制避難は、社会的孤立、不安、鬱、心身医学的問題、無謀な行動、自殺につながる可能性がある。1986年にウクライナで起きたチェルノブイリ原子力災害はまさにそのような結果となった。2005年に実施された包括的な調査では、「チェルノブイリの精神衛生への影響は、事故によって今日まで引き起こされた最大の公衆衛生問題である」と結論づけられている。^[41] 米国の科学者フランク・N・フォン・ヒッペルは、2011年の福島原子力災害について、「電離放射線への恐怖は、汚染地域の住民の大部分に長期的な心理的影響を及ぼす可能性がある」とコメントしている。^[42]

これほど大きな心理的危険は、がんやその他の致命的な病気のリスクを人々にもたらす他の物質には伴わない。例えば、石炭燃焼による毎日の排出物によって本能的な恐怖が広く喚起されることはないが、米国科学アカデミーの調査によると、米国では年間1万人の早死にの原因となっている。「核放射線だけが、独特の歴史的遺産を背負っているため、大きな心理的負担を負っている」^{[41] 。}

• DNA修復
• 線量分割
• 原子力発電論争#原子力発電所付近の住民と労働者への健康影響
• 放射線誘発がん
• 放射線科
• 放射線治療
• インゲ・シュミッツ・フォイアーハーケ
• 二相性モデル、低線量放射線は一般に高線量放射線よりも有害であるという異端の理論。

• ICRP、国際放射線防護委員会
• ICRU、国際放射線単位委員会
• IAEA、国際原子力機関エネルギー機関
• UNSCEAR、電離放射線の影響に関する国連科学委員会
• HPA (旧 NCRP)、英国健康保護庁
• IRPA、国際放射線防護協会
• NCRP、米国放射線防護測定委員会
• IRSN、フランス放射線防護・原子力安全研究所
• 欧州放射線リスク委員会の報告書は、線形閾値なしモデルを広く支持している
• チェルノブイリに関するECRR報告書（2006年4月）は、公衆衛生研究におけるLNTの意図的な抑制を主張している。
• LNT に関する疑問を議論する BBC の記事
• 電離放射線はどれほど危険なのか？2006年11月24日、オックスフォード大学物理学部での講演会のPowerPointメモを転載
• 国際用量反応学会 – 低用量刺激と高用量抑制を特徴とする用量反応現象であるホルミシスに関する進行中の世界的研究の強化、情報交換、普及に取り組んでいます。
• Calabrese EJ (2015年10 月)。「線形閾値なし (LNT) 教義の起源について、虚偽、巧妙な言い逃れ、盲信によるもの」( PDF)。環境研究。142 : 432–42。Bibcode : 2015ER ....142..432C。doi :10.1016/j.envres.2015.07.011。PMID 26248082  。