ISSN 1345-5354

医 学 物 20理
21
Japanese Journal of Medical Physics

Vol. 413

http://www.jsmp.org/

第 121 回日本医学物理学会学術大会特集号
教育委員会企画・新連載スタート

令和 3年

第41巻 3号

日本医学物理学会機関誌

目

次

巻 頭 言
第 121 回日本医学物理学会学術大会特集号
兼松伸幸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
大会開催報告第 121 回日本医学物理学会学術大会報告
兼松伸幸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

76

解

説

COVID-19 画像診断における AI 応用の最先端

有村秀孝，岩﨑貴大 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

マンモグラフィの線量の国家標準の進展と展望
田中隆宏 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

320 列 ADCT 搭載 IVR-CT の有用性
新槇剛 ..........................................................................................

世界で活躍する日本発の CT 技術―歴史と未来―
塚越伸介，信藤康孝，立崎 寿 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

CR システム創世記―想像と創造のはざまに生まれるもの―

船橋正夫 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ｘ線写真のデジタル化への挑戦と最近の技術動向
山田雅彦 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
加速器を用いたホウ素中性子捕捉療法の現状
田中浩基 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
日本発の荷電粒子線治療技術
白井敏之 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
福島第一原発事故から 10 年―世界の専門家による影響予測は正しかったか？―
保田浩志 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

82
87
92
96
103
111
117
122
127

〈計測委員会企画〉
解説
医療用加速器を用いた放射線治療用線量計の水吸収線量校正
清水森人 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

134〈連載：教育委員会企画〉
解説
動物モデルを用いた放射線発がん研究［第 1 部］
高畠 賢，井上一雅，福士政広 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

143〈連載：RPT 誌特集〉
解説Radiological Physics and Technology (RPT) 誌に英語論文を投稿しよう！
(3) 研究個別指導プログラムを受講して―初めての英語論文：千里の道も一歩から―高済英彰 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

149

表彰報告

2020 年度 RPT 誌土井賞（優秀論文賞）・MCA・優秀査読者賞表彰の報告

納冨昭弘 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

153

論文紹介

RPT 誌土井賞受賞論文：3DGAN の生成データによって強化されたマルチスケール
残差ネットワークを用いた肺結節分類の検討

大西佑弥，寺本篤司，辻本正和，塚本徹哉，齋藤邦明，外山 宏，今泉和良，藤田広志.....................................................................................................

RPT 誌土井賞受賞論文：前立腺がんの骨転移評価における定量的 SPECT/CT を用いたイメージングバイオマーカーの有用性―ファントムと臨床データによる検討―
茂木一樹，松友紀和，山本智朗，小泉

満 ...................................................

RPT 誌土井賞受賞論文：肺癌 SBRT における 4D-CT から作成した肺換気画像に基づ
く陽子線治療の有効性について

家子義朗，角谷倫之，金井貴幸，中島祐二朗，新井一弘，加藤貴弘，伊藤謙吾，
宮坂友侑也，武田 賢，岩井岳夫，根本建二，神宮啓一 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

最近の RPT 誌レビュー論文から：放射線診療関連技術および法病理学における自動
画像認識および自動識別技術
杜下淳次，上田康之 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
最近の RPT 誌レビュー論文から：光子計数検出器と素粒子実験，環境放射線計測，
医療イメージングに亘るアプリケーション
大田良亮 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

155

156

157

158

160

施設紹介
群馬大学重粒子線医学研究センターの紹介
田代 睦 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

161〈連載：シカゴ通信〉
コ ラ ム
高層建築のない世界―バルト 3 国，コスタリカ，アイルランド，ペルーの古代インカ，古代エジプト―
土井邦雄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

166

編集後記 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

177【複写される方へ】
本誌に掲載された著作物を複写したい方は，（社）日本複写権センターと包括複写許諾契約を締結されている企業の方でない限り，著作権者から複写権等の行使の委託を受けている次の団体から許諾を受けて下さい．
〒 107-0052 東京都港区赤坂 9-6-41 乃木坂ビル 3 階 一般社団法人 学術著作権協会

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CONTENTS
PREFATORY NOTE
Greetings of the Special Issue for the 121st Scientiﬁc Meeting of the Japan Societyof Medical Physics
Nobuyuki KANEMATSU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75〈Special Issue: The 121st Scientiﬁc Meetings of the Japan Society of Medical Physics〉
REPORT OF JSMP MEETING
Report of the 121st Scientiﬁc Meeting of the Japan Society of Medical Physics
Nobuyuki KANEMATSU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76

REVIEWS
Forefront of AI Applications for COVID-19 Imaging Diagnosis

Hidetaka ARIMURA, Takahiro IWASAKI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

82

Takahiro TANAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87Takeshi ARAMAKI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

92

Shinsuke TSUKAGOSHI, Yasutaka SHINDO, Hisashi TACHIZAKI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

96

Masao FUNAHASHI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103

Masahiko YAMADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

111

Hiroki TANAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

117

Toshiyuki SHIRAI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

122

Hiroshi YASUDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

127

Air-Kerma Standard for Mammography X-Ray in Japan: Progress and Prospects
Eﬃcacy of 320-Row IVR-ADCT

Japanese CT Technology Active in the World: History and Future

Genesis of Computed Radiography System: What is Born Between Imagination
and Creativity
A Challenge of Digitalizing the X-ray Film Image, and the Recent Technical Trends
Current Status of Accelerator-Based Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)
Charged Particle Therapy Technologies Originated in Japan

Ten Years from the Fukushima Daiichi Nuclear Accident: Were the Predicted
Eﬀects Reported by Worldwide Experts Correct?

〈Special Issue: Dosimetry Committee〉
REVIEW
Radiotherapy Dosimeter Calibration for Absorbed Dose to Water Using Medical
Accelerators
Morihito SHIMIZU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
134〈Special Issue Series: Educational Committee〉
REVIEW
Radiation Carcinogenesis in Animal Models: Part 1
Masaru TAKABATAKE, Kazumasa INOUE, Masahiro FUKUSHI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

143

〈Special Issue Series: RPT〉
REVIEW
Let s Submit a Manuscript to Radiological Physics and Technology (RPT)!
(3) What I Learned from JSRT Tutorial Program in Writing My First English
Paper: First English Paper
̶A Journey of Thousand Miles Begins with a Single Step
Hideaki TAKASUMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

INTRODUCTION OF AWARDS OF RPT IN 2020

Akihiro NOHTOMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

149
153

ARTICLE REVIEWSRPT Doi Award: Investigation of pulmonary nodule classiﬁcation using multi-scale
residual network enhanced with 3DGAN-synthesized volumes
Yuya ONISHI, Atsushi TERAMOTO, Masakazu TSUJIMOTO, Tetsuya TSUKAMOTO,
Kuniaki SAITO, Hiroshi TOYAMA, Kazuyoshi IMAIZUMI, Hiroshi FUJITA . . . . . . . . . . . . . . .

155Kazuki MOTEGI, Norikazu MATSUTOMO, Tomoaki YAMAMOTO, Mitsuru KOIZUMI . . . .

156

Yoshiro IEKO, Noriyuki KADOYA, Takayuki KANAI, Yujiro NAKAJIMA, Kazuhiro ARAI,
Takahiro KATO, Kengo ITO, Yuya MIYASAKA, Ken TAKEDA, Takeo IWAI,
Kenji NEMOTO, Keiichi JINGU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

157

Junji MORISHITA, Yasuyuki UEDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

158

Ryosuke OTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

160

RPT Doi Award: Evaluation of bone metastasis burden as an imaging biomarker by
quantitative single-photon emission computed tomography/computed tomography
for assessing prostate cancer with bone metastasis: a phantom and clinical study
RPT Doi Award: The impact of 4DCT-ventilation imaging-guided proton therapy
on stereotactic body radiotherapy for lung cancer

New solutions for automated image recognition and identification: challenges toradiologic technology and forensic pathology
Photon counting detectors and their applications ranging from particle physics
experiments to environmental radiation monitoring and medical imaging
INTRODUCTION OF RESEARCH FACILITY
Introduction of Gunma University Heavy Ion Medical Center

Mutsumi TASHIRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

161〈Special Issue Series: Chicago Report〉
COLUMN
The World Without Tall Buildings: Baltic Countries, Costa Rica, Ireland, Ancient
Inca (Peru) and Ancient Egypt
Kunio DOI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

166

EDITOR S NOTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

177

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 75–75 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

巻頭言
第 121 回日本医学物理学会学術大会特集号
兼松伸幸
国立研究開発法人

量子科学技術研究開発機構

量子医科学研究所

物理工学部

本誌を発行する日本医学物理学会 (JSMP) は，日本医学

そして JSMP 企画の JRC 合同シンポジウム 3「日本発の放射線学会 (JRS) 内の物理専門部会として 1961 年 3 月に放射線医療技術―過去と未来―」の全講演の解説記事 6 編

設立されて，この春に 60 周年を迎えました．今号は，JRSで，その内訳は JRS 招聘の新槇剛先生「320 列 ADCT 搭

及び日本放射線技術学会 (JSRT) の各学術大会と日本画像

載 IVR-CT の有用性」，JIRA 招聘の立崎寿先生「世界で活医療システム工業会 (JIRA) の国際医用画像総合展と共に躍する日本発の CT 技術の歴史と未来」（記事は塚越伸介，「先人たちの功績とその先へ Milestones and Beyond」を

信藤康孝，立崎寿の共著），JSRT 招聘の船橋正夫先生「CRテーマとして合同会議 JRC2021 を構成して，パシフィコ

システム創世記―想像と創造のはざまに生まれるもの―」，

横浜及びウェブ上で開催された第 121 回 JSMP 学術大会に

JIRA 招聘の山田雅彦先生「X 線写真のデジタル化への挑

関連した記事 10 編を含む学術大会特集号としてお届けい戦と最近の技術動向」，JSMP 招聘の田中浩基先生「加速たします．

器を用いたホウ素中性子捕捉療法の現状」及び白井敏之先最初の記事は私自身が大会長として執筆した大会開催報

生「日本発の粒子線治療技術」です．このシンポジウムは，

告です．内容は記事を読んでいただくとしてここで特筆す

日本から世界に拡がった画期的な技術開発を振り返りながるのは英語アブストラクトと図表の英語化です．これは，ら，放射線科医，診療放射線技師，医学物理士，メーカー

国際医学物理機構 (IOMP) 及び IOMP 加盟学会の地域組織

技術者それぞれの立場でのご経験や今後の展望を共有させであるアジア・オセアニア医学物理学会連合 (AFOMP) のていただく素晴らしい機会となりました．

後援により他国の医学物理学会からの参加も得られたの学術大会関連記事の最後は，JSRT 西出大会長を中心にで，そ の 関 係 者 へ の 報 告 も 兼 ね て JSMP の 活 動 を 電 子企画された JRC 合同市民公開講座「震災から 10 年―福島

ジャーナル公開システム J-Stage から広く世界に情報発信

原発事故からの軌跡とこれから―」に JSMP が招聘したするためです．

保田浩志先生の「福島第一原発事故から 10 年：世界の専

次に JRS 企画の JRC 合同シンポジウム 1「新型コロナ

門家による影響予測は正しかったか」です．保田先生はウィルス感染症の全貌に迫る」に JSMP が招聘した有村

UNSCEAR 2013 年報告書の該当部分を担当された当事者

秀孝先生の「COVID-19 画像診断における AI 応用の最先ですので，これはご自身の任務とその成果を織り交ぜた貴端」と JSRT 企画の JRC 合同シンポジウム 2「マンモグラ

重な解説です．

フィシステムと画像の進化」に JSMP が招聘した田中隆宏

素晴らしい解説記事ばかりですので，第 121 回 JSMP 学先生の「マンモグラフィの線量の国家標準の進展と展望」

術大会でこれらのご講演を聴講された方はもちろん今回初の講演内容をそれぞれ纏めていただいた解説記事 2 編でめて内容を知る方にとっても楽しんでいただけるものと思す．今回 JSMP を代表して学際交流を推進していただいいます．

た両先生にはここで改めて御礼申し上げます．

75

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 76–81 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

大会開催報告第 121 回日本医学物理学会学術大会報告
兼松伸幸

*

大会長
国立研究開発法人

量子科学技術研究開発機構

量子医科学研究所

物理工学部

Report of the 121st Scientiﬁc Meeting of the Japan Society of Medical Physics
President of the 121st Meeting of JSMP*

Nobuyuki KANEMATSU

Department of Accelerator and Medical Physics, Institute for Quantum Medical Science,
National Institutes for Quantum Science and Technology

The Japan Society of Medical Physics (JSMP) held its 121st semiannual scientiﬁc meeting from April 15 to April 18, 2021 in
Yokohama, jointly with two other radiological academic societies and radiological industry to constitute Japan Radiology Congress.
The congress also included a web-based virtual venue from April 28 to June 3 to provide on-demand services of the same contents.
Individual participants, once registered online, were given daily options to participate in either venue. The main theme of the congress was Milestones and Beyond , which was accidentally ideal for JSMP to commemorate 60th anniversary since its establishment in 1961. Of 121 research presentations collected, 8 were proffered by 7 guest speakers from allied medical physics organizations of India, Bangladesh, Hong Kong, Nepal, and Philippines. The meeting also featured many symposia and lectures on medical
physics and interdisciplinary topics. Among them were a special lecture on the history of JSMP with current and past JSMP presidents and an international symposium with distinguished panelists invited from Bangladesh, China, Thailand, Vietnam, and Japan. Of total 919 registrants, 297 participated in the real meeting in Yokohama under the COVID-19 pandemic. Nevertheless, themeeting was perfectly implemented as planned because unvisited speakers had submitted their self-recorded video presentations inadvance for onsite viewing in their sessions and many of them remotely participated in real-time discussion over the network. The
individual presentations from the speakers, the recorded onsite sessions, and their associated bulletin boards for discussion constituted main contents of the virtual meeting. I would like to express my sincere appreciation to all participants and organizers of thissuccessful meeting. This report supplements the ofﬁcial meeting record including extended abstracts of all presentations, which has
been published as the Proceedings of the 121st Scientiﬁc Meeting of JSMP (Japanese Journal of Medical Physics Volume 41 Supple-

ment 1, JSMP, Tokyo, April 1, 2021).

Keywords: radiological sciences, academia-industry collaboration, international cooperation, hybrid congress, COVID-19

1.

はじめに

なりました．
前年の JRC2020 は，新型コロナウィルス感染症の拡大

日 本 医 学 物 理 学 会 (JSMP) は，日 本 医 学 放 射 線 学 会（コロナ禍）に対する緊急事態宣言下で政府からのイベン(JRS)，日本放射線技術学会 (JSRT) 及び日本画像医療シト禁止令により横浜開催が中止され，主に演者が提出した

ステム工業会 (JIRA) と共に日本ラジオロジー協会 (JRC)

講演動画または電子ポスター (CyPos) のオンデマンド配信に加盟して毎年 4 月に合同会議を開催しています．今回のという形のウェブ開催になりました 1）．急なことで大会役

JRC2021 は，第 80 回 JRS 総 会，第 77 回 日 JSRT 総 会 学

員の皆様は大変なご苦労をされたことと存じますが，学会

術大会，第 121 回 JSMP 学術大会，JIRA の 2021 国際医用として会員に研究発表の場を提供するという学術大会の最画像総合展 (ITEM2021) で構成され，「先人たちの功績と大の目的を達成したのはとても素晴らしいことです．とこその先へ Milestones and Beyond」をテーマに，4 月 15 日

ろで，診療放射線技師を主な会員として研究内容も重なるから 18 日までパシフィコ横浜にて，4 月 28 日から 6 月 3 日

JSRT とは従来から合同プログラムが実施されてきました

までウェブ上でそれぞれ開催されました．今年は 1961 年

が，JRC2020 では奥田保男 JSRT 大会長と有村秀孝 JSMP

3 月の JRS 内の物理専門部会発足を起点とする JSMP の大会長を中心に，両学会員の研究交流と国際化を推進する

60 周年にもあたり，全体的に歴史を意識した学術大会ととともに海外からも研究発表を集めるインターナショナ* 連絡著者 (corresponding author) 国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構 量子医科学研究所 物理工学部［〒263–8555
千葉市稲毛区穴川 4–9–1］
Department of Accelerator and Medical Physics, Institute for Quantum Medical Science, National Institutes for Quantum
Science and Technology, 4–9–1 Anagawa, Inage-ku, Chiba 263–8555, Japan
E-mail: kanematsu.nobuyuki@qst.go.jp

76Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

大会開催報告ル・セッション (IS) が新たに企画されていました．結局

参加登録 3,987 名うち来場 1,217 名 (31%) で，やはり医師

JRC2020 では IS は実施できませんでしたが，両前大会長の多い JRS は来場が難しかったようです．ただしその後からの熱意ある説得により JRC2021 に実施を託されるこさらに感染状況が悪化しましたので，今回 JRC2021 を無とになりました．

事に横浜で開催できたのは極めて幸運でした．

JRC2021 準備開始当時，私自身はコロナ禍の収束を楽学術大会の内容

2.

観 視 し て い た の で す が，富 山 憲 幸 JRS 会 長，西 出 裕 子
JSRT 大会長，稲葉潔 JIRA 業務執行理事，山本真弘 JRC

2.1

事務局長らと共に構成する JRC2021 実行委員会はどんな

2.1.1

JRC 3 学会合同プログラム
合同シンポジウム

状況でも対応可能なハイブリッド方式の開催という方針を

JRC は単に 3 学会が一つの会議場に集まるだけではな

決定し，会場とウェブで原則として同じコンテンツを提供

く，3 学会が合同で目玉となるセッションを企画します．

するとともに参加登録では会場とウェブを区別せずに来場

合同シンポジウムは 3 学会が一つずつテーマを設定してそするかどうかは参加者の当日の判断に委ねることにしまし

れぞれに講師を出し合う形で企画しました．JSMP からはた．会場利用は定員の 50% と設定して状況によっては席

JRS 企画の「新型コロナウィルス感染症の全貌に迫る」シ

不足が懸念されたため，JSMP 割り当ての 2 室のうち 419

ンポジウムに有村秀孝先生を，JSRT 企画の「マンモグラ室（定員 140 席）を 418 室（定員 140 席）のサテライト会

フィシステムと画像の進化」シンポジウムに田中隆宏先生

場としてセッション席数を確保し，JSRT との合同企画にをそれぞれ推薦しました．逆に JSMP 企画の「日本発のJSRT の 501 室（定員 340 席）を利用させていただいてセッ

放射線医療技術」シンポジウムには JRS から粟井和夫先

ション会場不足を解消しました．

生と新槇剛先生，JSRT から樫山和幸先生と船橋正夫先生，

結果的にはコロナ禍の第 4 波による緊急事態宣言発出直JIRA から立崎寿先生と山田雅彦先生を推薦していただ

前の開催となったため，多くのセッションで空席が多く来

き，JSMP からは榮武二先生と田中浩基先生と白井敏之先

場できない登壇者も多数発生しましたが，事前に自身で録生を招聘して，計 3 司会者 6 講師で 2 時間超のプログラム

画して提出してもらった講演動画を会場で上映することでとなりました．実際は司会の粟井先生と榮先生が来場でき

例年並のプログラムをほぼ計画通りに実行できました．さず 5000 席の会場はほぼ空席でしたが，急遽代理をお願いらにウェブ開催では個々の講演動画や CyPos に加えて各した遠藤真広先生と福田茂一先生の司会も含めて大変素晴セッションの録画もオンデマンド配信されて会場の雰囲気

らしいシンポジウムでした．

も伝えることができ，議論のための掲示板も提供されまし2.1.2

AI ハンズオンセミナー

た．このような素晴らしいウェブ開催の実現には，全体をこのセミナーは各参加者が会場で人工知能 (AI) をプロ取り纏めた JRC や会議運営を委託された日本コンベン

グラミングする事前登録制の実習で，JSMP からは二上菜

ションサービス社 (JCS) に大変ご尽力いただきました．特津実先生と飯島康太郎先生に講師をお願いしました．AIに 418 室には無理にお願いして試験的に Zoom による遠隔の重要性を認識しながらなかなか手が出せない方には大い

討議サービスを提供してもらい，来場できない登壇者もに役立つものと思います．実際，コロナ禍にもかかわらずセッションに参加することができました．Table 1 に本大盛況で参加者からも好評だったようです．

会の参加者数を示します．ここで Invited は主に名誉会員

2.1.3

合同市民公開講座と非会員講師と海外研究発表者です．JSMP 参加登録者

これは「震災から 10 年」をテーマに放射線医療関連の919 名は前回（ウェブ開催）の 941 名 1）に対して 2% 減，

専門家が一般向けに原発事故の実態と得られた知見を発信

前々回（通常開催）の 1025 名 2）に対して 10% 減，来場者するシンポジウムで，JSMP からは保田浩志先生に震災直数は参加登録者数の 32% という結果でした．ちなみに

後の線量推定の事後検証というとても興味深い内容をご講

JRS は参加登録 6,057 名うち来場 1,082 名 (18%)，JSRT は演いただきました．

Table 1Category

Number of participants in the 121st Scientiﬁc Meeting of JSMP
Registration

Onsite check-in
Apr 15

Apr 16

Apr 17

Apr 18

Total

Frac.

Regular member

780

88

82

56

11

237

30%

Student member

64

17

3

3

1

24

38%

Non-member Student

36

2

12

3

0

17

47%

Invited

39

11

4

2

2

19

49%

Total

919

118

101

64

14

297

32%

77

医学物理 第 41 巻 第 3 号

2.1.4

合同開会式，特別講演，会員セレモニー，閉会式

JRC2021 では，開会式については観衆が極端に少なある各国の医学物理学会へも演題募集の案内をしました．
結果的には，JSMP の IS 採択は 62 演題でうちキャンセル

かったこと以外は従来通りでしたが，従来の閉会式相当がは 1 演題，学生による発表は 30 演題でした．海外学会は会員セレモニーとして横浜会場で開催され，閉会式はウェ

AMPI（イ ン ド），BMPA と BMPS（バ ン グ ラ デ シ ュ），

ブ上のライブ配信となりました．開会式では JSMP から

HKAMP（香港），NAMP（ネパール），SMPRP（フィリは新たに名誉会員になられた福士政広先生と佐藤英一先生

ピン）からの合計 7 名 8 演題でした．海外はもとより国内の受称スピーチと私の基調講演がありました．基調講演はからも来場困難者が多く半数近くの 28 演題が動画上映と「先人たちの功績とその先へ」が指定テーマでしたので，なりました．大会長賞は，プログラム委員会が米内俊祐委

創立から現在までの JSMP の全体像と，私自身が金井達員長の下で CyPos の研究内容に対して一次選考を実施し，

明先生，遠藤真広先生，村山秀雄先生，故稲邑清也先生のセッション会場での英語発表の審査を加えて最終選考しま下で関わった学会活動をご紹介しました．開会式に続いてした．栄えある受賞演題を Table 2 に示します．

楽天グループ三木谷浩史社長にリモートから特別講演をし

2.2.2

合同講演会

ていただきました．横浜開催の最後の会員セレモニーと今回の合同講演会は JSRT と JSMP の大会役員が一つず

ウェブ開催の閉会式でも私から簡単なご挨拶をしました

つ特別講演を企画しました．JSRT からは福井大学の伊藤が，どちらも内容は本報告と重なります．

春海先生に呼吸器画像診断について，JSMP からは QSTの樋口真人先生に認知症の診断，治療，予防のための脳機

JSRT との合同プログラム

2.2
2.2.1

能イメージング研究の最前線について，それぞれ貴重なごインターナショナル・セッション (IS)

講演をしていただきました．

IS 企画は海外研究者も対象にした完全に英語で運用さ

2.2.3

英語論文誌（RPT 誌）表彰式・受賞講演と英語論れる研究発表セッションですが，JSMP では優れた研究発

文投稿セミナー

表を IS に集めるために IS を希望して採択されることを大JSRT と共同発行している RPT 誌の表彰式では，予定し会長賞の選考条件として演題募集をしました．また，特にていた前年出版の最優秀論文 3 編への土井賞，出版から若い研究者に英語発表を奨励するために学生の発表者には翌々年までで最も引用された論文 3 編への MCA 賞，2 年

IS 発表の証 (International Student Speaker Recognition)

分 11 名への優秀査読者賞に加えて，今回は副編集委員長を贈ることにしました．その他，海外の研究者を呼ぶためを辞任された遠藤真広先生と村山秀雄先生に英語論文学会に，国際医学物理機構 (IOMP) とアジアオセアニア医学物

誌編集功労賞が贈られました．シカゴ在住の土井邦夫

理団体連合 (AFOMP) の後援を受けて JSMP と姉妹関係に

RPT 誌編集委員長が欠席されたため，土井賞の紹介と編

Table 2
Award

Gold

SilverBronze78

ID

Presidentʼs Award winners in the 121st Scientiﬁc Meeting of JSMP
Authors

Title

IS-031

Hiroya Shiomi, et al.

Development of high-speed dose calculator for evaluation of robustness ofcarbon ion radiotherapy

IS-036

Koki Kasamatsu, et al.

Inclusion of energy layer structure into an evaluation of dose delivery
time effect in scanning proton therapy

IS-044

Kenta Ninomiya, et al.

Radiogenomic imaging biopsy for EGFR-mutated patients with nonsmall-cell lung cancer based on contrast CT images using invariant Betti
numbers

IS-032

Yohei Souma, et al.

Development of log-file-based Monte Carlo calculation method forpatient-speciﬁc QA in carbon-ion radiotherapy

IS-037

Kouhei Yokokawa, et al.

A method for evaluating the achievement probabilities of prescribed dosecriteria under arbitrary respiratory motion in particle therapy

IS-061

Dejun Zhou, et al.

Development of AI-based prediction models in real-time tumor tracking
radiotherapy

IS-040Kouhei Oguma, et al.

Prediction of prostate cancer recurrence using machine learning models
developed with extrapolation data

IS-068

Kengo Shibuya, et al.

Noninvasive probing of oxygen partial pressure using positronium atom
and its application in PET

IS-103

Dousatsu Sakata, et al.

Fully integrated Monte Carlo simulation for evaluating radiation-induced
DNA damage and subsequent repair using Geant4-DNA

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

大会開催報告集 功 労 賞 の 授 与 は 白 石 順 二 JSRT 代 表 理 事 と 福 田 茂 一としました．医学物理教育コース交流会は，小澤修一委員

JSMP 会長がそれぞれ代行されました．両学会員向けに英長の企画・司会により動画講演による 6 施設も含めて 17

語論文投稿を啓蒙するセミナーでは，今回は「英語論文を

施設から大学院教育コースの紹介がありました．特に進学書くための準備と努力」というテーマで経験豊富な研究者を検討中の学生にはセッション全体のオンデマンド配信がからノウハウを伝えていただきました．

役立ったのではないかと思います．
2.3.4

2.3
2.3.1

JSMP プログラム
口頭発表セッション (OS)

国際交流委員会企画「新型コロナウィルス感染拡大状況における医学物理部門の対応」をテーマにした国際シンポジウムで，バングラ学術大会の最も重要な役割が会員の研究発表の場です

デシュ，中国，タイ，ベトナム，日本から司会と講師を招が，コロナ禍でこれを提供するために状況によっては来場聘しました．企画・司会の林直樹委員長以外の登壇者は来しなくてもポスター発表とするとして演題を募集して IS

場できませんでしたが，Zoom を使った討論サービスが特を含めて 124 演題が集まり，そのうち発表言語が自由なに有効に活用されたセッションでした．

OS には 62 演題が採択されました．うち 2 演題はキャンセ

2.3.5

学際交流委員会企画

ルで 25 演題は横浜会場では動画上映による発表となりま「臨 床 ニ ー ズ と 研 究 シ ー ズ の 融 合」と い う テ ー マ でしたが，動画のうち 15 演題については Zoom により遠隔

JSMP と日本生体医工学会 (JSMBE) との合同シンポジウの発表者と会場との間で活発な質疑応答が行われました．

ムが開催されました．JSMBE は国際医用生体工学連合

2.3.2(IFMBE) 加盟団体で IOMP 加盟団体の JSMP とは WC の学術大会企画

JSMP 創立 60 周年を迎えて遠藤真広元会長に「日本医日本開催をホストするという共通の目標があり，医療機器学物理学会の歴史」をご講演いただき，赤羽恵一前会長の研究開発のための工学系学会としての共通の課題もありま

司会で河内清光初代会長，飯沼武 JAMP（JSMP の前身のす．今回は黒田知宏日本生体医工学会理事による臨床研究

IOMP 加盟団体）元会長，福田茂一会長，齋藤秀敏副会長

法の詳しい解説を中心にした議論によって学会間の相互理にご発言いただきました．特に 1991 年の医学物理と生体解もさらに深まったと思います．

医工学に関する世界会議 (WC) の京都開催が JSMP の発展

2.3.6に最も貢献したイベントとして紹介され，今後の WC 招致「陽子線の水吸収線量計測の現状と将来」というテーマへの期待が寄せられました．Fig. 1 に登壇者の集合写真をで，アンケート調査の結果報告，施設毎の取り組みの紹介，示します．

標準計測法の今後の展望などの討論を含むシンポジウム

2.3.3

で，委員会活動を会員に伝える場として有効に利用してい教育委員会企画

医学物理の幅広い分野あるいは関連する話題について 6

計測委員会企画

ただいたと思います．

人の専門家による教育講演が行われました．受講は現地でもウェブでも可能で，医学物理士ポイントとなる受講証はJRC 参加登録を JSMP 以外でされた方も含めて申請可能

2.4

大会長招宴

大会長招宴とは大会長が学会役員や本大会に尽力された方々にささやかな夕食と交流の場を提供するもので，今回は Fig. 2 に示すように内閣府の推奨する「マスク会食」形

Fig. 1

Past and current JSMP presidents (P) in Special
Lecture on History of JSMP, from left to right, former P and current Vice P Hidetoshi Saitoh, founding P Kiyomitsu Kawachi, former JAMP P Takeshi
Iinuma, former P Masahiro Endo, current P
Shigekazu Fukuda, and previous P Keiichi Akahane. Published with their permission

Fig. 2Preopening of Presidential Dinner, invitees wearing masks and silently listening to jazz guitartrioʼs welcome tune, Autumn Leaves. Publishedwith permission of all invitees

79医学物理 第 41 巻 第 3 号

式で開催しました．具体的には水野秀之実行委員長の采配

フォーマンスでした．Fig. 3 に閉会時に撮影した集合写真

により，複数の招待者にお願いしたスピーチやプロ奏者のを示します．ちなみに徹底した感染対策のおかげかその後生演奏を聴きながら個別配膳されるコース料理を黙食するも招待者の感染報告はありませんでした．

時間とマスクを付けて懇談する時間とを完全に分けたもの

学術大会の記録

3.

です．音楽は私から事前に好きなジャズ奏者と好きなスタンダード曲を伝えて当日を迎え，開宴前と食事中に生演奏

本大会の正式な記録は JSMP から報文集 3）と教育講演さ れ た Autumn Leaves, Full House (Wes Montgomery),資料 4）として出版されて国立国会図書館にも納本されていNicaʼs Dream (Horace Silver), Cool Struttinʼ (Sonny

ます．これらの文書は参加された正会員は会期中にウェブ

Clark), Youʼd Be So Nice To Come Home To など（他に曲から PDF 版をダウンロード配信するとともに横浜会場受

名不明 1 曲）は，ギタートリオ演奏にもかかわらずピアノ

付で冊子を配布しましたが，誰でも必要であればバックナ

やサックスも入る原曲にも劣らない大変素晴らしいパンバーとして学会事務局から購入可能です．本大会ではプ
ログラムの変更が結構ありましたので Table 3 にて実績
ベースで報文集の記載内容を訂正します．
4.

おわりに

本大会を主宰してみて，学会の規則として規定されておらず各大会が決めないとならないことが多々ありました．
まず，提出された研究発表や企画講演の報文，CyPos, 発
表スライド，動画等の大会コンテンツですが，本大会ではこれら全ての著作物について著作権の移管は行わず，出版 3）, 4）を含めて著者に示した利用目的に対しては著者から大会への提出を持ってその許諾を得たものとしました．各Fig. 3

Group picture at Presidential Dinner for the 121st
Scientiﬁc Meeting of JSMP, masks temporarily removed for the photo shoot. Published with permission of all invitees
Table 3Rm.

Date time

著者から寄稿された 1 ページの報文は拡大抄録 (extended
abstract) すなわち論文ではなく学会発表の紹介記事と位置付けて，報文集の出版が報文内容の原著論文出版など著者 に よ る 再 利 用 を 妨 げ る こ と の な い よ う に し ま し た．

Changes to the Proceedings of the 121st Scientiﬁc Meeting of JSMP
SessionChanges

Main Hall

Apr 16 13:30–15:30

Opening Ceremony

Acceptance speeches by new emeritus members E. Sato and M.
Fukushi, added.

Main Hall

Apr 17 13:30–15:40

JRC Joint Symposium 3

Moderator changed from K. Awai to M. Endo.
Moderator changed from T. Sakae to S. Fukuda.

501

Apr 16 11:00–12:10

RPT Award Ceremony

Moderator changed from K. Doi to J. Shiraishi.
Awards for editorial achievements to M. Endo and H. Murayama
with moderator S. Fukuda, added.
Moderator changed from F. Araki to N. Kanematsu.

501

Apr 16 18:10–19:00

International Session 12

Cochair S. Mori absent.

501

Apr 17 08:00–08:50

International Session 13

IS-056 Arivarasan Ilamurugu (Yashoda H) poster only.

501

Apr 17 10:00–10:50

International Session 14

Chair changed from M. Nakamura to H. Tachibana.

501

Apr 17 11:00–11:40

International Session 15

Chair changed from T. Hasegawa to H. Watabe.

501

Apr 18 11:20–12:00

International Session 26

Chair changed from S. Nakamura to M. Ishikawa.

418

Apr 16 11:00–11:50

Oral Session 6

OS-029 Kenji Yasue (Ibaraki Pref U of HS) poster only.

418

Apr 16 15:40–16:30

Educational Lecture 3

Moderator changed from Y. Takahashi to S. Yonai.

418

Apr 17 08:00–08:50

Educational Lecture 4

Moderator changed from A. Haga to S. Sugimoto.

418

Apr 17 09:00–09:50

Oral Session 7

OS-035 Gia Huy Truong (Kyushu U) canceled.

418

Apr 18 09:50–10:40

Oral Session 11

OS-056 Kengo Miyazaki (Tokyo Met U) poster only.

80Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

大会開催報告会コンテンツをご提供いただいた登壇者の皆様及び現地あるいはウェブで大会にご参加された会員や非会員の皆様に心から感謝申し上げます．また，本大会を主宰する大会長の私を支えてくれた実行委員会とプログラム委員会，学術大会主宰のご経験から多くの助言をいただいた大会支援委
員会，全体方針について議論を重ねさせていただいた
JRC2021 実行委員会，準備や実施に関して多大なご支援をいただいた JRC 事務局と JSMP 事務局（国際文献社），
現地とウェブで素晴らしい会議を運営された日本コンベン
ションサービス，演題登録サービスを利用させていただいた大学病院医療情報ネットワーク (UMIN)，報文集を制作
Fig. 4

Group picture of the JSMP meeting ofﬁcers at
JRC2021 Joint Members Ceremony, from left toright, Taku Nakaji, Wei Shan Chang, Hideyuki
Mizuno, Nobuyuki Kanematsu, Shunsuke Yonai,
Teiji Nishio, and Masayori Ishikawa. Publishedwith their permission

されたメディカルトリビューンなど，大会開催にご尽力された関係者の皆様に感謝いたします．さらに本大会にご協賛いただきました東芝エネルギーシステムズ株式会社，
アールテック有限会社，RTQM システム株式会社，エイペックスメディカル株式会社，株式会社バリアンメディカ
ルシステムズ，レイサーチ・ジャパン株式会社，株式会社

JSRT との合同企画である IS では今回は両学会がそれぞれトライアングルプロダクツ，加速器エンジニアリング株式のやり方で運営したため学会間でルールの違いがありまし

会社の各社に感謝いたします．

た．特に既に論文発表済みまたは投稿中の研究の学会発表について，JSMP は常識や慣習に従うとしてルールを定め

付記ていませんが JSRT は強く禁止しています．今回 JSMP 側

この報告は JSMP の定める原稿料を伴う依頼原稿としは学会発表（その場限り）と論文出版（著作物）は別物なて，著者が所属機関の兼業許可を得て執筆しました．こののでどちらが先でも良いし，例えば海外の国際会議など今記事の出版は，本学術大会が受けた IOMP 及び AFOMP

回と聴衆が異なるなら同内容の発表も可としました．ちなの後援に対する加盟団体会員への報告を兼ねております．

みに翌年の JRC2022 では禁止ではなく申請時と発表時にその他，開示すべき利益相反はありません．

既報事実を開示させる方向で両学会共通のルール作りを進めているようです．JSMP の第 121 回学術大会は終了しま
したが，この経験は主に大会開催委員会を通じて今後の学術大会にも共有されます．Fig. 4 に第 123 回学術大会の西
尾禎治大会長と石川正純実行委員長を含む会員セレモニー
後の記念写真を示します．
謝辞
今回はコロナ禍にもかかわらず，研究発表や講演など大参考文献
1） 有村秀孝：第 119 回日本医学物理学会学術大会報告―Web
大 会 長 の つ ぶ や き ―．医 学 物 理 41: 40–43, 2021．https://doi.org/10.11323/jjmp.41.1_40
2） 蓑原伸一：第 117 回日本医学物理学会学術大会報告．医学物
理，39: 50–53, 2019．https://doi.org/10.11323/jjmp.39.2_50
3） 日本医学物理学会：第 121 回日本医学物理学会学術大会報
文集．医学物理 41, Suppl 1, 2021
4） 日本医学物理学会：第 121 回日本医学物理学会学術大会教育講演資料．医学物理 41: Suppl 2, 2021

81

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 82–86 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同シンポジウム 1：新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の全貌に迫る

COVID-19 画像診断における AI 応用の最先端
有村秀孝 *1，岩﨑貴大 1, 2
1

九州大学

2

東京大学医学部附属病院

Forefront of AI Applications for COVID-19 Imaging Diagnosis
Hidetaka ARIMURA*1, Takahiro IWASAKI1, 2
1

Kyushu University

2

The University of Tokyo Hospital

The intra- and inter-observer variability in diagnosis of thoracic CT images may affect the diagnosis of COVID-19. Therefore,
several studies have been reported to develop artiﬁcial intelligence (AI) approaches using deep learning (DL) and radiomics technologies. The difference between them is automatic feature extraction (DL) and hand-crafted one (radiomics). The advantages of the
AI-based imaging approaches for the COVID-19 are fast throughput, non-invasion, quantiﬁcation, and integration of PCR results,
CT ﬁndings, and clinical information. To the best of my knowledge, three types of the AI approaches have been studied: detection,
severity differentiation, and prognosis prediction of COVID-19. AI technologies on assessment of severity/prediction of prognosis for
COVID-19 may be more crucial than detection of COVID-19 pneumonia after COVID-19 becomes one of common diseases.
Keywords: triage, severity, differentiation, deep learning, radiomics

1.

COVID-19 の AI出が可能であるが，レディオミクスではあらかじめ特徴量計算モデルを用意する必要がある．COVID-19 における

COVID-19 (coronavirus disease 2019) 感染症におけるAI を用いた技術の利点は，スループットが速いこと，非医師による胸部 CT (computed tomography) 画像の診断は侵襲であること，定量化が可能であること，PCR の結果

難しく，その検出感度 (sensitivity) と特異度 (speciﬁcity)

や CT の所見，臨床情報との統合が可能であることである．

は，それぞれ 80–90% と 60–70% の範囲であると報告され本稿では上記 3 つの機能に関して，COVID-19 の AI 製品ている ．また，胸部 CT 画像の診断における観察者内・を用いた研究と，COVID-19 の AI 研究を紹介する．多く

観察者間のばらつきは，COVID-19 の診断に影響を与えるの 研 究 は AUC (area under the receiver operating char-

可能性がある 2）．一方，PCR (polymerase chain reaction)acteristic curve) を 用 い て AI の 性 能 を 評 価 し て い る．

1）の特異度は 70–80% と言われている ．このように，CT

AUC は，AI が患者群を陽性と陰性に分類する性能を表し，検査と PCR 検査には検出能に差がある．また，COVID-19

0 から 1（最高）の間の値となる．感度 (sensitivity)，特異の診断では，重症度 (severity) の鑑別診断 (differentiation)

度 (speciﬁcity)，正確度 (accuracy) で評価する場合もある．

3）や COVID-19 の 治 療 の 予 後 予 測 (prognosis prediction)（例：重症化の予測）も重要である．なぜなら，医学的ト

2.

COVID-19 の AI ソフトウエアを用いた研究

リアージ (triage) として，ICU などで優先的に治療を行う

Table 1 に COVID-19 の AI 製品を用いた研究（著者が調患 者 を 選 ぶ 必 要 が あ る か ら で あ る．し た が っ て，

べ た 範 囲）を 示 す．Mallio ら 4）は InferReadTM CT Lung

COVID-19 の AI (artiﬁcial intelligence) の性能は医師と同

for COVID-19 を用いて，肺炎無し症例，COVID-19 症例，

等 か そ れ 以 上 で あ る こ と が 期 待 さ れ る．そ こ で，免疫チェックポイント阻害剤 (immune checkpoint inhibitor:

COVID-19 の AI に望まれる主な機能を Fig. 1 に示す．主ICI) 関連肺炎を区別できることを示した．COVID-19 肺炎

な機能は前述の通り検出，重症度の鑑別，予後予測である．

と ICI 関連肺炎間の分類の AUC は 0.62，COVID-19 肺炎

ディープラーニング (deep learning) やレディオミクス

と肺炎無し症例間の分類の AUC は 0.99，ICI 関連肺炎と(radiomics) を用いた AI 技術を開発する研究が報告されている（Table 1–3）．ディープラーニングは自動的な特徴抽*

肺炎無し症例間の分類の AUC は 0.97 となり，分類できることを示した．

連絡著者 (corresponding authors) 九州大学大学院医学研究院保健学部門医用量子線科学分野［〒812–8582 福岡市東区馬出 3–1–1］
Division of Medical Quantum Science, Department of Health Sciences, Faculty of Medical Sciences, Kyushu University, 3–1–1,
Maidashi, Higashi-ku, Fukuoka City, Fukuoka 812–8582, Japan
E-mail: arimura.hidetaka.616@m.kyushu-u.ac.jp82Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説

Fig. 1
Table 1
AuthorsYear

AI for COVID-19

Researches related to commercially avaliable AI products for COVID-19

Title

Cases

Modality

Mallio CA, 2021
et al.3）

Deep learning algorithm
trained with COVID-19
pneumonia also identifies
immune checkpoint inhibitor therapy-related pneumoniti

Pneumonia-free group(n＝30)
COVID-19 (n＝34)
ICI therapy-related
pneumonitis (n＝21)

CT

DNN

AUC for COVID-19 vs
ICI-therapy related
pneumonitis: 0.62
AUC for COVID-19 vspneumonia-free: 0.99
AUC for ICI-therapy
related pneumonitis vspneumonia-free: 0.97

Zhang HT,et al.4）

Automated detection andquantiﬁcation of COVID-19
pneumonia: CT imaging
analysis by a deep learning-based software

COVID-19 (n＝2460)

CT

3D-CNN＋V-Net
with bottleneck
structures

Sensitivity: 90% (?)

2020

AI

Performance

Zhang ら 5）は United Imaging Medical Technology Com-も 陽 性 だ が，PCR 検 査 で は 陽 性 と 陰 性 に 分 か れ たpany Limited の The uAI Intelligent Assistant Analysis

COVID-19 疑 い の 症 例 の ピ ク セ ル 値 の ヒ ス ト グ ラ ム とSystem の COVID-19 肺炎の検出感度を調べた．このソフ

GLCM を示す．分布に違いが見られ，PCR の結果の違い

ト ウ エ ア は 三 次 元 CNN (convolutional neural network)を反映している可能性はあり，CT 画像に COVID-19 を特と V-Net から構成されている．2,460 人の COVID-19 患者

徴づける情報が含まれているようである．

に適応した結果，感度は 90% だったと思われる．

Wang ら 8）は U-net を用いて COVID-19 肺炎検出システ

また，定量的な報告はないようだが，AI-Rad Compan-

ムを開発した．2,120 人（3 病院）の患者でテストを行った．

ion Research CT Pneumonia Analysis (Siemens Health-

そ の 結 果，reference を RT-PCR（reverse transcription-

ineers) と Thoracic VCAR (GE Healthcare) と い う ソ

PCR）とした場合の AUC は 0.774，reference を CT 画像

フトウエアもある．これらのソフトウエアは肺野の GGO診断とした場合の AUC は 0.953 であった．

6）

7）(ground glass opacity) と consolidation を解析し，重症度の評価をすることができる．
3.

COVID-19 肺炎の検出と鑑別

Mei ら 9）は CT 画像（905 名の症例）と臨床データに基づく COVID-19 の迅速 AI 検出システムを開発した．彼らはスライス選択には CNN（Inception-ResNet-v2）を用い，CT 画像を学習した CNN（ResNet-18）を用いて COVID-19

Table 2 に COVID-19 肺炎の検出のための AI 研究を示の検出を行った．臨床データに対して機械学習（サポートす．大別すると，ディープラーニングによる手法とレディ

ベクターマシン／ランダムフォレスト／多層パーセプトロ

オミクスによる手法である．Fig. 2 に CT 検査では両者とン）を 適 用 し，そ れ ら の 併 用 の 3 つ の 手 法 を 試 し た．
83

医学物理 第 41 巻 第 3 号

Fig. 2

Histograms and GLCM for two patients whose PCR and CT examinations showed same and different results
Table 2

Researches on AI for detection of COVID-19

Authors

Year

Title

Cases

ModalityAI

Performance

Wang M,et al.8）

2020

Deep learning-based triage
and analysis of lesion burden for COVID-19: a retrospective study with external
validation

COVID-19 (n＝1647)
Non-COVID-19 (n＝800)

CT

U-net

AUC（reference: RT-PCR）: 0.774
AUC (reference: CT ﬁndings): 0.953

Mei X,
et al.9）

2020

Artificial intelligence–
enabled rapid diagnosis ofpatients with COVID-19

Training:
COVID-19 (n＝285),
non-COVID-19 (n＝341)
Test:
COVID-19 (n＝134),
non-COVID-19 (n＝145)

CT

Slice selection: CNN（Inception-ResNet-v2）
Detection: CNN（ResNet-18）,
machine learning(support vector
machine, random forest,
multilayer perceptron)

AUC for CNN model: 0.86
AUC for machine learning model:
0.80
AUC for joint model: 0.92

Li L,
et al.10）

2020

Using Artiﬁcial Intelligence
to Detect COVID-19 andCommunity-acquired Pneumonia Based on Pulmonary
CT

Training:
COVID-19 (n＝400), CAP(n＝1396), NP (n＝1173)
Test:
COVID-19 (n＝68), CAP(n＝155), NP (n＝130)

CT

Deep learning

AUC for COVID-19: 0.96
AUC for CAP: 0.95
AUC for non-pneumonia: 0.98

Liu H,
et al.11）

2021

CT radiomics facilitates
more accurate Open Accessdiagnosis of COVID-19
pneumonia: compared with
CO-RADS

Training:
COVID-19 (n＝95),
non-COVID-19 (n＝415)
Test:
COVID-19 (n＝20),
non-COVID-19 (n＝20)

CT

Radiomics（nomogram＋ AUCs of radiologists with 5 and 6
LASSO regression）
years of experiences in thoracic
imaging: 0.69 and 0.82
AUC of radiomics nomogram: 0.93

CAP: community-acquired pneumonia, NP: non-pneumonia

CNN だけを用いた場合の AUC は 0.86，機械学習だけを目の医師の AUC はそれぞれ 0.69 と 0.82 であったが，レ用いた場合の最大 AUC は 0.86，両方を用いた場合の AUC

ディオミクスの AUC は 0.93 となり，レディオミクスは医は 0.92 だった．

師よりも優れた結果となった．

Li ら

は COVNet（ResNet50 の CNN）を用いて，3,32210）

名 の 症 例 か ら COVID-19 肺 炎，市 中 肺 炎（communityacquired pneumonia: CAP），非肺炎に分類する手法を開4.

COVID-19 の重症度の評価

COVID-19 の症状は肺炎だけに留まらず，肺外で様々な発 し た．905 名 の CT 画 像 に 適 応 し た．そ の 結 果，症 状 を 引 き 起 こ す．例 え ば，血 栓 性 合 併 症 (thrombotic

COVID-19 症 例 検 出 の AUC は 0.96，CAP 症 例 に 対 す る

complications)，心筋機能障害 (myocardial dysfunction)，

AUC は 0.95，非肺炎症例に対する AUC は 0.98 となった．

不整脈 (arrhythmia)，急性冠症候群 (acute coronary syn-はレディオミクス COVID-19 の検出法を開発

dromes)，急性腎障害 (acute kidney injury)，胃腸の症状

し，550 名の CT 画像に適応した．手法ではテクスチャー(gastrointestinal symptoms)，肝細胞障害 (hepatocellular

解析，LASSO 回帰，nomogram を用いた．5 年目と 6 年

injury)，高 血 糖 症 (hyperglycemia)，ケ ト ン 症 (ketosis)，

Liu ら

84

11）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

Table 3
Authors Year

解説

Researches on AI for severity differentiation and prognosis prediction of COVID-19

Title

Cases

ModalityAI

PerformanceNing W,et al.13）

2020 Open resource of clinicaldata from patients withpneumonia for theprediction of COVID-19
outcomes via deeplearning

Training (n＝1170):
Non-COVID-19 (n＝222), Mild (n＝23),
Regular (n＝415), Severe (n＝146),
Critically ill (n＝65), Suspected (n＝299)
Test (n＝351):
Non-COVID-19 (n＝106), Mild (n＝1),
Regular (n＝181), Severe (n＝56),
Critically ill (n＝7), Suspected (n＝0)

CT

Deep learning
including clinicalfeature（slice-basedlearning）

AUC for non-COVID-19: 0.944
AUC for mild: 0.860
AUC for severe: 0.884

Cai W,
et al.14）

2020 CT Quantification andMachine-learning Models for Assessment ofDisease Severity andPrognosis of COVID-19
Patients

COVID-19 (n＝99): moderate (n＝25),
severe (n＝47), critical (n＝27)
10-fold cross-validation testCT

AI for segmentation of COVID-19
pneumonia
regions: deeplearning
AI for predictionof clinical outcomes: radiomics

AUC for moderate vs severe＋
critical: 0.927
AUC for severe vs critical: 0.929
AUC for prediction of ICU treatment: 0.945
AUC for prognosis of partial
recovery vs prolonged recovery:
0.960

Wu Q,
et al.15）

2020 Radiomics AI of CT
helps predict poor
prognostic outcome in
COVID-19

Training (n＝351):
early-phase CT (n＝212), late-phase CT(n＝139)Test (n＝141):
early-phase CT (n＝105), late-phase CT(n＝36)CT

Radiomics＋LASSO

AUC for poor outcome*: 0.862（early-phase）
AUC for poor outcome: 0.976（late-phase）（*poor outcome: death, need formechanical ventilation, or iICU
admission）

Training (n＝50):
TC (n＝22), non-TC (n＝28)
Test (n＝26):
TC (n＝11), non-TC (n＝15)

CT

Decision tree

AUC for TC: 0.76
Sensitivity: 73%
Speciﬁcity: 73%

COVID-19 (n＝4098)

̶Extreme Gradient
Boosting(XGBoost)

AUC for mortality prediction:
0.88 at 3 days, 0.86 at 5 days, 0.86
at 7 days, and 0.84 at 10 days
AUC for critical event prediction:
0.78 at 3 days, 0.79 at 5 days, 0.80
at 7 days, and 0.81 at 10 days

2020 Predicting thromboemvan debolic complications (TC)
Sande D,in COVID-19 ICU paet al.16）
tients using machinelearning
Vaid A,et al.17）

2020 Machine Learning to Predict Mortality and Critical Events in a Cohort ofPatients With COVID-19
in New York City: Model
Development and Validation

CAP: community-acquired pneumonia, NP: non-pneumonia

神 経 系 疾 患 (neurologic illnesses)，眼 症 状 (ocular symp-間の分類に関する AUC は 0.929，ICU 治療の予測の AUCtoms)，皮 膚 合 併 症 (dermatologic complications) な ど のは 0.945，予後予測（部分回復か長期回復）の AUC は 0.960

症状が引き起こされ，重症化する場合がある 12）．そこで，であった．

COVID-19 の重症度の推定と重症化の予測の AI は重要である．そのような AI 研究を Table 3 に示す．

Wu ら 15）は COVID-19 の early-phase CT スキャン患者と late-phase CT スキャン患者の 492 症例を収集し，poor

Ning ら 13）は COVID-19 の 1,521 症例にディープラーニ

outcome の患者を検出するレディオミクスを研究した．

ングを適用し，重症度に従って，患者群を区別できるかを

early-phase と late-phase の CT スキャン患者は，それぞ

試 み た．そ の 結 果，COVID-19 症 例 の 検 出 の AUC はれ症状が始まってから 1 週間以内に CT を撮像した患者と0.944，mild レ ベ ル の AUC は 0.860，severe の AUC は

1 週 間 以 上 後 に CT ス キ ャ ン 患 者 と 定 義 さ れ る．ま た，

0.884 となった．

poor outcome は人工呼吸器または ICU 治療が必要だったは COVID-19 の 99 症例を 3 つの重症度 (moder-

場合や死亡である．early-phase と late-phase CT スキャ

ate, severe, critical) 患者を分類するレディオミクスを開ン患者に対する poor outcome の患者の検出 AUC は，それ発 し た．彼 ら は 重 症 度 だ け で な く，ICU(intensive care

ぞれ 0.862 と 0.976 となった．

Cai ら

14）

unit) 治療が必要かどうか，または予後が部分回復 (partial

van de Sande ら 16）は決定木 (decision tree) を用いて血recovery with residual pulmonary damage) か 長 期 回 復栓性合併症 (thromboembolic complications) を予測する手(prolonged recovery) かも予測した．部分回復か長期回復法を開発し，ICU 治療を受けた 76 症例に適用した．そのでは，ICU 治療の期間，酸素吸入 (oxygen inhalation) 期

結果，血栓性合併症予測の AUC は 0.76，検出感度と特異

間 に 有 意 差 が あ っ た．そ の 結 果，moderate と severe＋

度はともに 73% であった．

critical 間の分類に関する AUC は 0.927，severe と critical

Vaid ら 17） は Extreme Gradient Boosting (XGBoost) を85医学物理 第 41 巻 第 3 号

用いて，COVID-19 陽性患者 4,098 症例をもとに死亡または重大イベントを経過日数ごとに予測する手法を開発した．死亡予測の AUC は 3 日後で 0.88，5 日後で 0.86，7 日
後で 0.86，10 日後で 0.84 となった．重大イベント予測のAUC は 3 日後で 0.78，5 日後で 0.79，7 日後で 0.80，10 日
後で 0.81 となった．
5.

今後の展開

2021 年 9 月の時点でまだ COVID-19は収束していないが，もし COVID-19 が普通の疾患になった場合，COVID-19 検
出の AI よりも重症度の鑑別や重症化の予測の AI が重要になると考える．本稿が COVID-19 の AI 研究の役に立てば幸いである．
参考文献
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著者紹介
有村 秀孝（ありむら・ひでたか）（現職名）九州大学 教授
1996 年京都工芸繊維大学大学院で博士（工学）取得．島津製作所，
東京女子医大，広島国際大学，シカゴ大学の後，2004 年から九大．
（専門分野）AI 支援放射線治療法及び画像診断法の研究．特にがんのレディオミクス．物理数学，医用画像情報学などを講義．

86

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triage and analysis of lesion burden for COVID-19: A
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Health 2: e506–e515, 2020
9） Mei X, Lee HC, Diao KY, et al.: Artiﬁcial intelligence-enabled rapid diagnosis of patients with COVID-19.
Nat. Med. 26: 1224–1228, 2020
10） Li L, Qin L, Xu Z, et al.: Using artiﬁcial intelligence toDetect COVID-19 and community-acquired pneumonia
based on pulmonary CT: Evaluation of the diagnostic
accuracy. Radiol. 296: E65–E71, 2020
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1665–1678, 2020
15） Wu Q, Wang S, Li L, et al.: Radiomics analysis of computed tomography helps predict poor prognostic outcome in
COVID-19. Theranostics 10: 7231–7244, 202016） van de Sande D, van Genderen ME, Rosman B, et al.:Predicting thromboembolic complications in COVID-19
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6: 179–186, 202017） Vaid A, Somani S, Russak AJ, et al.: Machine learning topredict mortality and critical events in a cohort ofpatients with COVID-19 in New York City: Model development and validation. J. Med. Internet Res. 22: e24018,
2020, doi: 10.2196/24018

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 87–91 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同シンポジウム 2：マンモグラフィシステムと画像の進化

マンモグラフィの線量の国家標準の進展と展望
田中隆宏 *
国立研究開発法人産業技術総合研究所

計量標準総合センター

分析計測標準研究部門

Air-Kerma Standard for Mammography X-Ray in Japan: Progress and Prospects
Takahiro TANAKA*

National Metrology Institute of Japan (NMIJ), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)In Japan, mammography was introduced in 2000 for the early detection of breast cancer. In quality control of mammography,
dosimetry is one of the most important items. For accurate dosimetry, calibration of dosimeters is necessary because radiation quality（target-ﬁlter combination）of mammography x-ray is different from that of general radiography. Therefore, development of dosimetry standard based on radiation quality of mammography x-ray was required. AIST/NMIJ developed an air-kerma standard for
mammography x-rays and started its dissemination in 2009. Since then, the air-kerma standard has been extended to various
radiation qualities that have come to be used in digital mammography. In this paper, an overview of the air-kerma standard for
mammography x-ray together with a future plan is brieﬂy presented.
Keywords: mammography, air-kerma, calibration, dosimetry, ionizing radiation

1.

はじめに

ど，乳房撮影に特化したエネルギースペクトル（以下，線質という）の X 線が使われる．線量計のエネルギー特性が乳がんの早期発見のため，日本においてマンモグラフィ顕著となりやすい低エネルギー領域では，この線質依存性が乳がん検診で利用されるようになってから約 20 年が経も注意すべき事項である．本稿で紹介するマンモグラフィ

過し，マンモグラフィは診断技術として日本国内でも広く

用 X 線の線量標準が開発される以前も，管電圧が 10 kV か

普及している．マンモグラフィは X 線による乳房撮影であら 50 kV の線量標準を供給していたが，線質が一般撮影用ることから，診断の高い信頼性と人体への安全性の両立にであったため，マンモグラフィ用 X 線の線質に基づいた線

は，撮影に使用する X 線の線量を適切に抑えた上で高品質量標準の開発が求められていた．そこで，産業技術総合研

な撮影画像を得ることが求められる．そのため，マンモグ

究所（以下，産総研という）では，マンモグラフィ用 X 線

ラフィ装置の精度管理などで行われる線量計による線量測の線質に基づいた X 線の空気カーマ標準の開発と供給を進定が重要となる．

めてきた．本稿では，マンモグラフィ用 X 線の空気カーマ

放射線の線量測定に使われる線量計には，電離箱式や半標準の概要ならびに今後の展望を中心に紹介する．

導体式など様々なタイプがあるが，測定対象の放射線の種

2.

類やそのエネルギー，もしくは必要とする測定精度などに応じて適切に取捨選択をする必要がある．一般的に，線量

2.1

マンモグラフィの線量標準について

マンモグラフィ用 X 線の線質計の校正定数（感度の逆数）は放射線のエネルギーに依存

主に 2000 年代初頭における日本のマンモグラフィでは，して変化する（以下，エネルギー特性という）が，低エネ

Mo ターゲットの X 線管が使われてきたが，近年はマンモ

ルギー領域ではエネルギー特性が顕著となること多い．マグラフィ装置のデジタル化により，一般撮影と同じタングンモグラフィで使われる管電圧が 30 kV 付近の X 線は，一ステン (W) ターゲットの X 線管も使われるようになった．

般撮影など他の X 線診断と比べてもエネルギーが低いた

ここでは，まず，マンモグラフィの線量標準の開発の契機

め，線量計を校正し，線量計のエネルギー特性を把握してとなった Mo ターゲットの X 線管の線質について述べたおくことが，線量測定を行う上で重要となる．また，マン後，デジタルマンモグラフィなどで利用されるようになっモグラフィでは，モリブデン (Mo) ターゲットの X 線管な

た線質について紹介する．

*

連絡著者 (corresponding author) 国立研究開発法人産業技術総合研究所 計量標準総合センター 分析計測標準研究部門［〒305–8568 茨城県つくば市梅園 1–1–1 つくば中央第 2］
National Metrology Institute of Japan (NMIJ), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST),
Central 2, 1–1–1 Umezono, Tsukuba, Ibaraki 305–8568, Japan
E-mail: takahiro-tanaka@aist.go.jp

87

医学物理 第 41 巻 第 3 号

Fig. 1

Mo ターゲットの X 線管からのエネルギースペクトル．(a) Mo の付加フィルタの有無の違い．(b) 付加フィルタの種類（Mo と Rh）の違い．各スペクトルとも最も高い強度で規格化している

マンモグラフィの撮影対象は乳部であり，その X 線画像
は，乳腺組織，脂質，皮膚組織，そして腫瘍が識別できる
ものでなければならない．これらの組織の X 線画像のコントラストを決めるのは各組織の X 線に対する線源弱係数の違いであるが，一般撮影で使われるような X 線のエネル
ギー領域では，その違いが少なく，読影に十分なコントラストを得ることが難しい．そのため，マンモグラフィでは，
X 線画像のコントラストが得られるよう，各組織の線源弱係数に違いのある低いエネルギーの X 線が効率的に得られる Mo ターゲットの X 線管が利用される．
X 線管は，熱フィラメントから放出された熱電子を数十kV から数百 kV の高電圧（これを管電圧という）で加速させ，ターゲット金属（ターゲット材）に衝突させた際に生じる，制動 X 線ならびに特性 X 線を利用するための装置である．制動 X 線は，加速された熱電子がターゲット材とのFig. 2

デジタルマンモグラフィ装置で使われるようになった Rh/Rh ならびに W/Rh 線質のエネルギースペクトルの一例．比較として，Mo/Mo 線質のスペクトルも示した．各スペクトルとも最も高い強度で規格化している

衝突過程で連続的に失われたエネルギーが光子として放出されたもので，管電圧が最高エネルギーの連続スペクトル

効率に得ることができるためである．Fig. 1 に示すようとなる．一方，特性 X 線は，ターゲット材の電子のエネルに，Mo ターゲットの X 線管を利用したマンモグラフィ装ギー準位に依存した固有の単色エネルギーの X 線であり，置の X 線のエネルギースペクトルは，特性 X 線がメインとMo の特性 X 線のエネルギーは主に 17.5 kV と 19.6 kV であなる．なお，X 線の線質を簡便に表すため，以後，X 線管る（ここでは Kα と Kβ のみを示す）．特性 X 線は，管電圧がのターゲット材／付加フィルタ材，として線質を表記す

特性 X 線のエネルギーを超えて初めて発生する．Mo ター

る．例えば，Mo ターゲットの X 線管と Rh の付加フィル

ゲ ッ ト の X 線 管 を 搭 載 し た マ ン モ グ ラ フ ィ 装 置 で は，

タの場合は，Mo/Rh と表記する．Mo/Mo の線質は，特性28 kV 付近の管電圧が多く利用される．したがって，マン

X 線がメインの比較的単色性の強いエネルギースペクトル

モグラフィで利用される Mo ターゲットの X 線管から放出となる利点がある一方，管電圧の変更によってエネルギーされる X 線には，制動 X 線（連続スペクトル）と特性 X 線

スペクトルの形状を変えることが難しく，厚い乳房や高濃の両方が含まれることになる．

度乳房など硬い線質の X 線が撮影に必要な場合に困る．そX 線管からの X 線に含まれる撮影に不要なエネルギー成

こで，そのような乳房の撮影に対応できるよう，Fig. 1(b)分を除去するため，付加フィルタが X 線管の射出窓付近にに示すように，付加フィルタに Rh を使うことによって線設置される．Mo ターゲットの X 線管を使ったマンモグラ

質を硬化させる場合がある（K 吸収端のエネルギーが，フィ装置では，Mo もしくはロジウム (Rh) を付加フィルタ

Rh のほうが Mo よりも 2 keV〜3 keV 程度高い）．

として使うことが多い．その理由は，被ばく線量の増加に

上述の Mo/Mo や Mo/Rh の線質は，撮像にフィルムを用繋がる低エネルギー成分と，コントラストの低下を招く高いたマンモグラフィ装置で主に用いられている．近年はマいエネルギー成分の両方を低減させ，Mo の特性 X 線を高ンモグラフィ装置のデジタル化が進み，撮影画像をフィル

88

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

Fig. 3

解説

X 線空気カーマ標準の校正室の全景．(a) は軟 X 線ならびにマンモグラフィ X 線，(b) が中硬 X 線となっている

ムではなく，コンピューターなどのモニターに投影して診断するようになってきている．このデジタルマンモグラ
フィ装置では，撮像にイメージングプレートやフラットパ
ネルディテクターが使われる．このデジタル化により，検出部のダイナミックレンジが広がり，ディスプレイ上での画像のコントラストの調整が可能となったこともあり，デジタルマンモグラフィ装置では，Rh や W ターゲットの X
線管が使われるようになった．Fig. 2 に，Rh/Rh ならびに
W/Rh のスペクトルを示す．W ターゲットの X 線管のスペクトルは，制動 X 線のみのブロードなスペクトルとなっている（厳密には 8 keV〜10 keV に Lα と Lβ の特性 X 線があFig. 4

マ ン モ グ ラ フ ィ 用 X 線 発 生 装 置（Mo/Mo, Mo/Rh,
Rh/Rh, W/Rh, W/Ag, W/Al の線質が設定可能）

Fig. 5軟 X 線用及びマンモグラフィ用 X 線用の平行平板型
自由空気電離箱の模式図

るが，Rh の付加フィルタによってほぼ吸収されている）．
一般撮影と同じブロードなスペクトルの X 線がマンモグラ
フィ装置のデジタル化によって使われるようになったが，一般撮影のような 100 kV 近辺の管電圧（エネルギー）での乳腺組織と腫瘍の線源弱係数の違いが小さいことに変わりはないので，マンモグラフィでは W ターゲットの X 線
管でも 30 kV 付近の管電圧の X 線が使われる．
以上のように，マンモグラフィでは，線量の低減と高品質な画像の取得を両立させるため，様々な線質が開発され，利用されている．後述するように，産総研のマンモグ
ラフィ用 X 線の空気カーマ標準では，可能な限りこれらの線質に対応できるよう，線質の拡張を進めてきた．
2.2

マンモグラフィ用 X 線の空気カーマ標準 1）, 2）

マンモグラフィを含めた X 線の空気カーマ標準は，平行平板型自由空気電離箱を特定標準器としている．現在，産示す．Fig. 3(a) に示すように，マンモグラフィ用 X 線の空

総 研 で は，X 線 の 空 気 カ ー マ 標 準 の 供 給 は，管 電 圧 が

気カーマ標準は，軟 X 線と同じ校正室に構築されている．

10 kV から 300 kV の範囲で行っているが，この管電圧の範

Fig. 3(a) において，写真奥の左側の遮蔽箱の中に軟 X 線用

囲（つまり，二次電子の飛程の範囲）を 1 台の平行平板型の線質（QI 線質 3）や ISO-40374）シリーズなど）の X 線発

自由空気電離箱でカバーするのは難しい．そのため，産総生装置が，右側にマンモグラフィ用 X 線の線質の X 線発生

研では，管電圧が 10 kV から 50 kV の範囲を軟 X 線用，ま装置がそれぞれの収納されている．なお，中硬 X 線でも，た，30 kV から 300 kV の範囲を中硬 X 線用として，幾何学

QI 線質ならびに ISO-4037 シリーズなどの線質で，空気的寸法の異なる 2 種類の平行平板型自由空気電離箱を用いカーマ標準の供給を行っている．

ている．マンモグラフィ用 X 線の平行平板型自由空気電離
箱は，軟 X 線用と共用である．
Fig. 3 に軟 X 線と中硬 X 線のそれぞれの校正室の写真をFig. 3(a) 中の右側の遮蔽箱の中に収納されているマンモ
グラフィ用 X 線の X 線発生装置の写真を Fig. 4 に示す．現在，空気カーマ標準を供給しているマンモグラフィ X 線の89

医学物理 第 41 巻 第 3 号

Table 1

産総研で供給中の X 線の空気カーマ標準の一覧．CCRI (BIPM) と示した線質は主に国際比較（後述）で使用する線質である
X 線源

管電圧

X 線管ターゲット材

線質

相対拡張
不確かさ
(k＝2)

軟X線

10 kV〜50 kV

W (Tungsten)・QI＝0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8
・ISO4037N
・CCRI (BIPM)〜1.1%

マンモグラフィ X 線

20 kV〜40 kV

・Mo (Molybdenum)・Rh（Rhodium・W (Tungsten)

・Mo/Mo, Mo/Rh
・Rh/Rh・W/Rh, W/Ag, W/Al

〜1.1%

中硬 X 線

30 kV〜300 kV

W (Tungsten)・QI＝0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9
・ISO4037N, W, H, L
・CCRI (BIPM)〜1.5%

線質は，Mo/Mo, Mo/Rh, Rh/Rh, W/Rh, W/Ag, W/Al となっ対する補正であり，マンモグラフィ用 X 線の線質では約て お り，IEC 61267 (JIST 61267)5, 6）の 一 部 の 線 質 も カ

0.5 % の補正となる．③は，空気の W 値のエネルギー依存

バーしている．Fig. 4 に示すように，マンモグラフィ用の性の補正と一次電荷量の補正の積であり，マンモグラフィ

X 線源として，Mo, Rh, W の 3 種類のターゲットの X 線管用 X 線の線質では約 0.3 % の補正となる．この③の補正は，を使用している．3 種類の X 線管はターンテーブル上に設

2016 年の ICRU report 907）の発行を契機に，産総研の X

置され，これらの X 線管の切替えを電動で行うことができ

線の空気カーマ標準でも 2019 年度から導入された．ここる．なお，X 線管は，出力の安定性に優れている水冷式のでは一次電荷量の補正についてのみ簡単に説明する．この

工業用のものを採用している．

補正は，平行平板型自由空気電離箱では，X 線と空気とのFig. 5 に軟 X 線及びマンモグラフィ用 X 線用の平行平板相互作用で生じた電荷と，二次電子と空気との相互作用に型自由空気電離箱の模式図を示す．平行平板型自由空気電

よって生じた電荷とが区別なく測定されるために必要とな離箱は，主に，入射孔，高圧電極，保護電極，集電極，でる 8）．つまり，一次電荷量の補正とは，平行平板型自由空構成され，遮蔽箱内に収納されている．平行平板型自由空気電離箱で測定される電荷から，空気の W 値の定義に含気電離箱では，入射孔を基準面 (Reference plane) とし，

まれない X 線と空気との相互作用で生じた電荷量を補正す

入射孔を通過した X 線による二次電子が荷電粒子平衡に達ることを意味する．なお，本稿では割愛するが，軟 X 線なした後に，集電極によって電離電荷（電離電流）を測定し，らびにマンモグラフィ用 X 線のエネルギー領域では，その間接的に基準面での空気カーマ（率）を決定している．空他の補正係数は 0.1% 未満である 9）〜11）．

気カーマ率 K̇ は，空気の W 値（空気からイオン対を一対

現在，軟 X 線ならびにマンモグラフィ用 X 線の空気カー生成するために必要な平均エネルギー）を用いて，次の (1)マ標準の供給内容は Table 1 のとおりである．マンモグラ式で表すことができる．

フィ用 X 線の空気カーマ標準は，前述のとおり，アナログ

I Wair
1
⋅
⋅
⋅
K ＝
m
e
1 －ｇ

∏

ki

(Gy / s )(1)

式とデジタル式で利用されているのほぼ全ての線質をカバーしている．

i

ここで，I は電離電流，m は空気の質量，Wair/e は空気

2.3

国際的同等性の確認の W 値，g は放射損失の割合，ki は平行平板型自由空気電

ここまで，産総研の X 線の空気カーマ標準について簡単

離箱の補正係数である．補正係数は，空気カーマの定義と，に紹介してきたが，空気カーマのみならず計量標準は，他

平板型自由空気電離箱による実際の測定との間で生じる相の国や機関におけるその量目の標準と同等性がなければ意違を補正するために用いる係数であり，線質ごとに評価し味がない．産総研では，マンモグラフィ用 X 線を含めた各ている．軟 X 線ならびにマンモグラフィ用 X 線の空気カー

X 線の空気カーマ標準の国際的同等性を確認するため，国

マ標準では，11 種類の補正係数があるが，主な補正は，際比較に参加している．空気カーマをはじめとする放射線①空気による X 線の減衰に対する補正，②散乱線に対するの線量関連の国際比較は，国際度量衡局 (BIPM) が主体と補正，③ W 値のエネルギー依存性ならびに一次電離電荷なって行っていることが多く，その場合，BIPM に各国も量に対する補正，の 3 つである．①は，基準面から集電極

しくは機関の標準器を持ち込み，測定値の比較を行い，同までの間（8 cm）で生じる空気による X 線の減衰に対する等性の確認を行っている．産総研は，マンモグラフィ用 X

補正であり，マンモグラフィ用 X 線の線質での補正量は

線 の 空 気 カ ー マ 標 準 に つ い て，2009 年 と 2020 年 に，

1 % から 2 % となる．②は，入射孔などで生じた散乱線に

BIPM が主催する国際比較（BIPM.RI(I)-K7）に参加した．

90

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説部としての管電圧測定を含む）の校正を検討している．非接触型管電圧計の校正については，進展があれば，別の機会に紹介したい．マンモグラフィをはじめ，X 線診断技術も進展が著しい分野であるため，新しいニーズに応えられるよう，計量標準も適宜見直しを図っていきたいと考えて
いる．
参考文献

Fig. 6

マンモグラフィ X 線の空気カーマ標準の国際比較結果の一例．縦軸は BIPM の結果を基準とした相対差を千分率（つまり，5 は 0.5% を示す）で表しており，
NMIJ が産総研の結果である．エラーバーは，国際比較の相対拡張不確かさ（包含係数 k＝2）を表す

BIPM.RI(I)-K7 の最新の結果 12）を Fig. 6 に示す．Fig. 6 では，Mo/Mo 28 kV の 結 果 の み を 示 す が，比 較 は 25 kV,
30 kV, 35 kV で も 行 っ て お り，詳 細 な 結 果 は BIPM Key
Comparison Database (KCDB)12）で確認することができる．なお，産総研の 2020 年の比較の結果はまだ公表されていないなので，Fig. 6 の産総研 (NMIJ) の結果は 2009 年のものとなっている．
Fig. 6 から，産総研のマンモグラフィ用 X 線の空気カー
マ標準は BIPM をはじめとする各国や機関の標準と不確かさの範囲で一致していることがわかる．この国際比較の結果より，マンモグラフィ用 X 線の空気カーマ標準について，産総研での校正は，Fig. 6 に示す機関とトレーサビリ
ティを有する機関の標準による校正と不確かさの範囲で同等であると言うことができる．
3.

まとめと今後の展望ここまで簡単ではあるが，マンモグラフィ用 X 線の空気
カーマ標準の概要を紹介してきた．マンモグラフィ用 X 線の空気カーマ標準は，Mo/Mo 線質から開発と供給を開始
し，現在では，Rh/Rh や W/Rh などデジタルマンモグラ1） 田中隆宏，黒澤忠弘，齋藤則生：マンモグラフィの安全を支える線量計測．シンセシオロジー 5: 222–233, 20122） 齋藤則生，田中隆宏，黒澤忠弘：診断領域の国家標準と線量計の校正．日本放射線技術学会雑誌 71: 1251–1258, 20153） 日本規格協会：X 線及びγ線用線量（率）測定器の校正方法．
JIS Z 4511, 2018
4） The International Organization for Standardization (ISO):Radiological protection̶X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and doserate meters andfor determining their response as a function of photon energy̶Part 1: Radiation characteristics and production
methods. ISO 4037–1, 20195） The International Electrotechnical Commission (IEC):
Medical diagnostic X-ray equipment: Radiation conditions
for use in the determination of characteristics. IEC
61267, 2005
6） 日本規格協会：診断用 X 線装置―特性決定に用いる放射線条件―．JIST 61267, 2014
7） The International Commission on Radiation Units andMeasurements (ICRU): Key Data for Ionizing-Radiation
Dosimetry: Measurement Standards and Applications.
ICRU Report No. 90, 2016.
8） Takata N, Begum A: Corrections to air kerma and exposure measured with free air ionisation chambers forcharge of photoelectrons, compton electrons and auger
electrons. Radiat. Prot. Dosimetry 130: 410–418, 2008
9） Nohtomi A, Takata N, Sakae T: A correction factor for
effects of scattered X-rays at calibration of ionizationchambers in low energy X-ray standard ﬁelds. J. Nucl.
Sci. Technol. 44: 109–113, 2007
10） Takata N: A free-air ionization chamber with a large
aperture diaphragm. Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. A 619:
216–220, 201011） Kurosawa T, Takata N, Saito N: Effect of the diaphragmof free-air ionisation chamber for X-ray air-kerma measurements. Radiat. Prot. Dosimetry 146: 195–197, 201112） The BIPM Key Comparison Database (KCDB), https://www.bipm.org/kcdb/

フィ装置の線質まで幅広くカバーしており，マンモグラ
フィ用線量計の校正場は十分に整備されたと考えている．
さて，近年は，取扱いやすさもあって，半導体式の線量計が診断現場で普及しつつある．この半導体式の線量計の中には，線量に加えて管電圧や半価層などの線質に関するデータも同時に測定できる機種がある．そのため，線量のみならず管電圧に対する校正のニーズが出てきている．そこで現在，産総研では軟 X 線発生装置に接続式の管電圧計

著者紹介
田中 隆宏（たなか・たかひろ）（現職名）国立研究開発法人産業技術総合研究所 主任研究員（専門分野）放射線計測．マンモグラフィをはじめとする診断領
域の X 線の空気カーマ標準の開発と維持を行っている．また，近年は，X 線領域の放射光や自由電子レーザーの絶対強度計測技術の開発にも従事している．

を導入し，非接触型管電圧計（半導体式線量計の機能の一

91

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 92–95 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同シンポジウム 3：日本発の放射線医療技術―過去と未来―

320 列 ADCT 搭載 IVR-CT の有用性
新槇剛*

静岡県立静岡がんセンター

IVR 科

Efﬁcacy of 320-Row IVR-ADCT
Takeshi ARAMAKI*

Division of Interventional Radiology, Shizuoka Cancer Center

IVR-CT was developed at Aichi Cancer Center (Japan) in 1992 and is now in use worldwide. It was developed initially for the
purpose of performing CT more easily during arteriography, but also during non-vascular IR procedures such as biopsy and drainage. Four-detector-row IVR-MDCT was introduced to Shizuoka Cancer center in 2002, which was upgraded to 320-Row IVR-ADCT（320-IVR-CT）by 2013. Although we performed an initial investigation into the efﬁcacy of 320 IVR-CT for vascular intervention,
the direct MPR method using volume scanning is predominant in the ﬁeld of non-vascular intervention. In this review, we describe
the history of IVR-CT, report the efﬁcacy of 320-IVR-CT for vascular and non-vascular intervention, and report our experiences.
Keywords: IVR-CT, interventional radiology, direct MPR

1.

はじめに

肝動脈，右肝動脈から CTHA をそれぞれ行おうとすると，少なくとも 4 往復，血管撮影室と CT 撮影室の間を行き来

IVR-CT とは血管撮影装置と X 線 CT の複合機であり，天する必要がある．ここから引き続いて IVR 治療を行おう

板を共用するところにその特徴がある．開発当時，肝腫瘍とすれば，適宜 CT 撮影のために血管撮影室と CT 撮影室の診断に血管造影下 CT（以下 CTA）が有用であることがを往復する必要がある．このことは清潔な状態でカテーテ知られてきていた

1）〜5）．一方でこれを行うためには，患者ルを挿入された患者を撮影台からストレッチャーに移動にカテーテルを挿入した状態で血管造影室と X 線 CT とのし，ストレッチャーで部屋移動を行い，更に撮影台に患者間をストレッチャーに乗せて行き来する必要があり，これを移す，という作業を繰り返し行うことを意味しており，は患者の清潔確保，安全確保の面からのみならず，その間患者の衛生面・安全面のみならず検査室の運用上も問題がの CT 撮影を止めておく必要など，施設の運用上の面でも問題があった．この問題を解決すべく開発されたのが IVRCT であり，1992 年に愛知県がんセンターで第一号機が稼働した (Fig. 1)．今回本邦発の医療技術として，この IVRCT の過去現在，そして未来について述べる．
2.

IVR-CT の開発当初―Helical-CT 搭載モデル―

IVR-CT は前述のとおり，CTA を如何に簡便に行うか，ということを目的として開発された．肝腫瘍の診断において経動脈的門脈撮影下 CT（以下 CTAP）と経肝動脈的 CT(CTHA) を組み合わせることが有用であることは既に知られており，従来は血管撮影室と CT 撮影室の間をストレッ
チャーに乗せた患者を行き来させて撮影を行っていた．一方，肝動脈には様々な破格があるが，その代表的な破格の一つに置換型の左右肝動脈を有する症例がある (Fig. 2)．
こうした症例において，CTAP に引き続いて左肝動脈，中*Fig. 1The original IVR-CT system, which was ﬁrst introduced at Aichi Cancer Center (photo courtesy of
Dr. Inaba; Department of Diagnostic and Interventional Radiology, Aichi Cancer Center)

連絡著者 (corresponding author) 静岡県立静岡がんセンター IVR 科［〒411–8777 静岡県駿東郡長泉町下長窪 1007］
Division of Interventional Radiology, Shizuoka Cancer Center, 1007 Shimonagakubo Nagaizumi-cho Sunto-gun, Shizuoka 411–
8777, Japan
E-mail: t.aramaki@scchr.jp92

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

Fig. 2

解説

Images of a patient who had replaced right and left hepatic arteries. A, DSA of the replaced right hepatic artery via thesuperior mesenteric artery. B, CT during the replaced right hepatic arteriography. C, DSA of the celiac axis. D, CT
during the common hepatic arteriography. E, CT of the replaced left hepatic arteriography. F, DSA of the hepatic
artery after redistribution. The replaced right and left hepatic arteries were embolized. G, CT of the common hepatic
arteriography after redistribution. The contrast medium is seen perfusing the whole liver via the common hepatic
arteryあった．この問題を解決すべく開発されたのが IVR-CT である．
IVR-CT の血管撮影下 CT においての有用性は当時愛知
県がんセンターから発せられた数々の論文からもうかがい知ることができるが 6）, 7），IVR のための装置として非血管系の IVR, 例えば CT 下肺生検なども比較的早期より行われてきた 8）．この後，CT は Helical Scan にアップデートされ 9）, 10），同時に Single Helical Scan や CT 透視にも対応するようになった．CT 透視の搭載により穿刺の精度が向上したのは言うまでもないが，同時にいかに術者を直接線被ばくから防御するかも課題となった．その必要性から様々な穿刺補助具・Needle Holder の開発が進められた 11）．
3.

MDCT 搭載モデルの登場

MDCT 搭載モデルの登場により撮影の高速化がなされたほか，三断面表示が可能となり (Fig. 3)，穿刺がより容Fig. 3

Triple axial CT-ﬂuorography imaging. Puncture
point was planned in center imaging however theneedle tip was misalignment cranially (whitearrow) and the needle tip was angled caudally(arrowhead)易となった 12）．すなわち，CT における穿刺は Axial 断面が基本であるが，単断面だと針先を見失った場合に，針先が頭側にずれたのか，あるいは尾側にずれたのか，針先の4.

ADCT 搭載モデルの登場

ずれを把握するためにはいちいち寝台あるいはガントリを

ADCT 搭載モデルの登場により四次元的な CTA の撮影

移動させる必要が生じる．一方で三断面表示であれば，針が可能となった．三次元の立体構造に時間軸を加えた四次先が頭尾方向のどちらにずれたのかを把握するのが容易と

元 CTA は，当初腫瘍の質的診断に寄与する可能性を探っなる．もちろんこの技術は当初通常型の CT から搭載が始ていたが，Visual 的な要素は優れているものの (Fig. 4) 実

まったが，すぐにも IVR-CT にも搭載されるようになっ際 に は 診 断 に は あ ま り 貢 献 し な か っ た．ま た Volume

た．ちなみに当静岡がんセンター開院時（2002 年）に採Scan による Perfusion Imaging が肝全域を Target として用した IVR-CT は４列 MDCT 搭載モデルであり，三断面行えるようになり，一見乏血性を呈する一部の症例での診表示の CT 透視搭載モデルであった．

断に寄与する結果となった (Fig. 5)．他方 CPU の計算速度向上と相まって 16 cm 幅の Volume Scan を 1 回転で行える93

医学物理 第 41 巻 第 3 号

Fig. 4

Fig. 5Four-dimensional CT during hepatic arteriography (volume rendered imaging)

Perfusion CT imaging. A, CT during arterial portography (CTAP). B, CT during hepatic arteriography (CTHA). C, Perfusion CT (arterial imaging). The white arrows indicate a liver lesion that is difﬁcult to detect on CTAP and CTHA. The
lesion is clearly seen on perfusion CT, which enabled transcatheter arterial chemo-embolization to be performed

ことで，数秒のうちに MPR 画像が描出されるようになり，
我々がDirect-MPR 法と 称 す る，ほ ぼ Real Time のOblique 穿刺が可能となった 13）, 14）．Direct-MPR 法はそれまで CT では困難であった極端な頭側-尾側方向からの穿刺を容易なものとし，非血管系 IVR への応用が広まっている (Fig. 6)．
他方，ADCT は検査時の Safety Management にも寄与している．IVR 施行時には点滴ルートや生体モニターな
ど，様々なラインが患者に装着されている．MDCT では
撮影時ガントリあるいは寝台が動くため，ガントリとラインの干渉についても配慮する必要があり，時にこれは撮影方法にも影響を与える．ADCT では Volume Scan が可能
であり，このときガントリも寝台も移動しないため，患者に装着されたラインに気を遣うことが少なくなる．
5.
Fig. 694

Subphrenic abscess punctured using the direct
multiplanar reconstruction (MPR) method. A, sagittal; B, coronal; C, axial; D, and oblique MPR images are shown. The abscess was difﬁcult to detect
by ultrasound. Therefore, we planned CT-guided
puncture and used the direct MPR method to
avoid the pleural space

IVR-CT の稼働状況

現在 IVR-CT はキヤノンメディカルシステムズとシーメ
ンスヘルスケアからデリバリーされている．稼働台数はキ
ヤノンメディカルシステムズが国内で MDCT 搭載モデル
54 台，ADCT 搭載モデル 45 台，シーメンスヘルスケアの
MDCT 搭載モデル 99 台であり，また海外においてはキヤJpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

ノ ン メ デ ィ カ ル シ ス テ ム ズ で MDCT 搭 載 モ デ ル 13 台，
ADCT 搭載モデルで 34 台であり，シーメンスヘルスケアが約 150 台（Hybrid 機を含む）稼働しているとのことである（各社調べ）．
IVR-CT の将来

6.

ADCT 搭載 IVR-CT の登場によって，ハード面における機器開発は一応の目途を迎えたように見える．一方でCPU の更なる発達等により画像処理速度が向上し，真にReal Time の MPR 画像が描出されるようになり，また被ばくの低減が図れるようになれば，穿刺における汎用性は益々向上するものと期待される．
7.

ま

と

め

本邦発の医療技術である IVR-CT について概説した．本機を開発した発想と技術力には敬服する限りであり，今後の世界展開に期待したい．
謝辞
本稿を終えるにあたり，様々ご指導頂いた国立がん研究センター中央病院，荒井保明先生に御礼申し上げます．また指導のみならず画像使用のご許可を頂いた愛知県がんセンター放射線診断部，稲葉吉隆先生に厚く御礼申し上げます．また，当院 CT のキャプチャー画像を用意していただ
いた静岡がんセンター画像診断科，伊東孝宏先生，瓜倉厚
志先生に御礼申し上げます．また IVR-CT を用いた診療でお世話になった愛知県がんセンター放射線診断部ならびに
静岡がんセンター画像診断科・IVR 科のスタッフの皆様に御礼申し上げます．
参考文献
1） Prando A, Wallace S, Bernardino ME, et al.: Computed
tomographic arteriography of the liver. Radiol. 130: 679–
701, 1979
2） Matsui O, Kadoya M, Shimizu M, et al.: Work in progress:
Dynamic sequential computed tomography during arteri-

著者紹介

新槇

解説

al portography in the detection of hepatic neoplasm. Radiol. 146: 721–727, 1983
3） Matsui O, Takashima M, Kadoya M, et al.: Liver metastasis from colorectal cancers: Detection with CT during arterial portography. Radiol. 165: 65–69, 1987
4） Yamaguchi A, Ishida T, Nishimura G, et al.: Detection by
CT during arterial photography of colorectal cancer metastases to liver. Dis. Colon.Rectum. 34: 37–40, 1991
5） Matsui O, Kadoya M, Kameyama T, et al.: Benign andmalignant nodules in cirrhotic livers: distinction based onblood supply. Radiol. 178: 493–497, 1991
6） Takeuchi Y, Arai Y, Inaba Y, et al.: Extrahepatic arterial
supply to the liver: Observation with a uniﬁed CT and angiography system during temporary balloon occlusion of
the proper hepatic artery. Radiol. 209: 121–128, 1998
7） Yamagami T, Arai Y, Matsueda K, et al.: The cause of
nontumorous defects of portal perfusion in the hepatic hilum revealed by CT during arterial portgraphy. AJR Am.
J. Rentogenol. 172: 307–402, 1999
8） 稲葉吉隆，荒井保明，曽根康博，他：画像診断装置の進歩と IVR．IVR のための CT アンギオシステム―IVR-CT シス
テム―．INNERVISION 9: 13–16, 1994
9） Inaba Y, Itai Y, Arai Y, et al.: Focal attenuation differences in pericystic liver tissue as seen on CT hepatic arteriography and CT arterial portography: Observation using a uniﬁed helical CT and angiography system. Abdom.
Imaging 24: 360–365, 1999
10） Inaba Y, Arai Y, Kanematsu M, et al.: Revealing hepatic
metastases from colorectal cancer: Value of combined helical CT during arterial portography and CT hepatic arteriography with a uniﬁed CT and angiography system.
AJR Am. J. Rentogenol. 174: 955–961, 2000
11） Irie T, Kajitani M, Yoshioka H, et al.: CT ﬂuoroscopy forlung nodule biopsy: a new device for needle placement
and a phantom study. J. Vasc. Interv. Radiol. 11: 359–
364, 2000
12） 伊関嘉一，山本昌志，坂本武茂：マルチスライス CT 透視における 3 断面表示法と 1 断面表示法との比較．兵庫県立成人病センター紀要 18：59–61, 200413） 佐藤 塁，新槇 剛，伊東孝宏：IVR-ADCT の活用―バージ ョ ン ア ッ プ に よ る 新 し い 技 術 の 臨 床 例 ―．INNERVISION 31: 52–53, 201614） Sato R, Aramaki T, Yoza K, et al.: Direct MPR : A useful
tool for oblique CT ﬂuoroscopy-assisted puncture. Cardiovasc. Interv. Radiol. 40: 1261–1266, 2017

剛（あらまき・たけし）（現職名）静岡県立静岡がんセンター IVR
科部長 同 画像診断科部長代理（兼務）（専 門 分 野）Interventional Radiology（画像下治療），Interventional Oncology（略歴）日本大学医学部卒．同第三外科，
愛知県がんセンター放射線診断部を経
て現職．

95

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 96–102 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同シンポジウム 3：日本発の放射線医療技術―過去と未来―世界で活躍する日本発の CT 技術―歴史と未来―
塚越伸介 *1，信藤康孝 1，立崎

寿2

1

キヤノンメディカルシステムズ株式会社 CTMR 事業統括部 CT 開発部

2

キヤノンメディカルシステムズ株式会社 CT 事業部

Japanese CT Technology Active in the World: History and Future
Shinsuke TSUKAGOSHI*1, Yasutaka SHINDO1, Hisashi TACHIZAKI2
1

CT System Development Department, CT-MR Division, CANON MEDICAL SYSTEMS CORPORATION

2CT Division, CANON MEDICAL SYSTEMS CORPORATION

Keywords: Computed Tomography (CT), CT technology

1.

Hounsﬁeld 博士らが 1973 年に開発した MK1 と東京女子

はじめに医科大学で 1975 年 8 月 26 日に撮影された日本で最初の転本稿は，第 121 回日本医学物理学会学術大会，第 80 回移性脳腫瘍の造影 CT 画像である．MK1 は，ガントリー内

医学放射線学会，第 77 回放射線技術学会の合同シンポジに大きなゴム製の water bag があり，そのなかに被検者のウム「日本発の放射線医療技術―過去と未来―」での講演

頭部を入れ water bag を水で膨らますことで固定する仕組

内容をもとに，X 線 CT 開発において世界で活躍しているみであった．CT 装置としては，管電圧 100, 120, 140 kVp,

日本発の技術を中心に歴史を振返るとともに，近未来の

管電流 30 mA, 画像厚 8 mm/13 mm, 撮影領域 180 mm, 160
×160 matrix, 撮影時間 4 分 30 秒〜6 分，再構成時間 4 分

CT 像を開発者の観点で解説する．
2.
2.1

30 秒〜6 分で，1 回の撮影で 2 枚の画像が得られる Multi

CT の歴史Detector-row CT (MDCT) であった 6）, 7）．
国産初の CT は，図 3 a）に示す頭部専用の日立メディ

Takahashi-Tomography

日本発の CT 技術を議論するにあたり，まず触れなけれ

コ製 CT-H8）で 1975 年に藤田保健衛生大学（現藤田医科

ばいけないのは，高橋信次教授によって考案された X 線回大学）に導入され，全身用 CT は 1977 年に CT-W2 が製品

転横断撮影法である．図 1 は 1951 年当時の X 線回転横断撮化された．また翌年 1978 年には東芝が図 3 b）の全身用

影装置と肺がんの横断写真である 1）, 2）．高橋先生は Houns-

TCT-60A を開発し，国立がんセンター（現国立がん研究ﬁeld 博 士 ら に よ る CT の 研 究の 25 年 前 の 1948 年 か ら

センター中央病院）で稼働し始めた．この TCT-60A にはフィルムを記録媒体として全周囲方向の投影データをフィ

X 線管と検出器が一体でシフトする機構が実装されておルムの濃度として記録し，その投影データを用いて紙面上り，頭部撮影時には X 線管が頭部に近づいてスキャンするに横断画像を再構成する X 線回転横断撮影法の研究に従事ことで直接拡大撮影を可能とした 9）．また今では衰退してし，1957 年に CT の基本原理の基礎となる回転横断撮影法

しまったが，通常の CT 概念とは全く異なった電子ビームの実験結果をまとめ，ROTATION RADIOGRAPHY を

走査型 CT (Electron Beam CT: EBCT) が誕生したのもこ3）

4）1966 年に臥位式横断撮の時期である．EBCT は米国の IMATRON が有名である

影装置として製品化，世界中の拠点病院で使用され Taka-

が，世界初の EBCT は日本発で 1976 年，日本電子の JXV-

hashi-Tomography と呼ばれた．

3A であった．図 3 c）, d）は JXV-3A と JXV-3B で，当時，発表した．その後も研究を重ね

5）

通産省の新機械普及促進事業 49–1 プロジェクトの補助金
日本導入と国産化

2.2

CT の日本導入は 1975 年であり，1 号機は東京女子医科
大 学 脳 神 経 セ ン タ ー に 導 入 さ れ た．図 2 が EMI 社 のを得て JXV-3A が開発され，千葉大学医学部付属病院に設
置，循環器内科を中心に世界初の心電同期による心臓の静止画に成功している 10）．

* 連絡著者 (corresponding author) キヤノンメディカルシステムズ株式会社 CTMR 事業統括部 CT 開発部［〒324–8550 栃木県大田原市下石上 1385 #25–3F］
CT System Development Department, CT-MR Division, CANON MEDICAL SYSTEMS CORPORATION, #25–3F, 1385,
Shimoishigami, Otawara-Shi, Tochigi 324–8550, Japan
E-mail: shinsuke.tsukagoshi@medical.canon

96Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説

図1

高橋信次教授によるＸ線回転断層撮影装置（1951 年）と肺がんの横断画像a）は X 線管球とフィルムが対になっており，被写体の周りを回転する構造である 1）．b）は肺がん患者の回転横断写真である 2）．

図2

EMI 社 MK1 CT（1975 年）の撮影室／操作室の写真と頭部 CT 画像の写真 6）a）, b）MK1 は頭部専用 CT で，左から寝台，ガントリー，磁気テープ装置，再構成演算機，line printer, 撮影装置（コンソール）
である．c）は本装置で撮影された頭部の造影 CT 画像である．

図3a）頭部専用の日立メディコ社製 CT-H（1975 年），b）全身用の東芝社製 TCT-60A（1978 年），c）日本電子社製世界初の電子ビー
ム走査形 CT JXV-3A（1976 年），d）JXV-3B のカタログ（1978 年）

その後，世界的に CT 製造メーカが増え技術も進歩した

2.3

1980〜1990 年代の日本発の CT 技術が，X 線管や検出器はケーブルで接続されており右回転で1980〜1990 年代は日本から世界初の多くの技術が生み撮影したら次は左回転で撮影する交互回転しながらの撮影出され，なかでも「ヘリカルスキャン」，「リアルタイムが続いた．そんななか，1985 年に東芝が世界初となるス

CT」，「IVR-CT/Angio システム」は，近年でも臨床の基

リップリングを用いて連続撮影可能な 1 秒回転 CT の Pro-盤となり進化を続けている技術である．

totype を製作し，福島県立医科大学に設置・臨床試験が実

2.3.1

ヘリカルスキャン技術施された．本 CT はその年に TCT-900S として製品化され現在，臨床の中心的な撮影法であるヘリカルスキャンはたが，各社の 1 秒回転連続撮影の製品化は 1987〜1992 年

Kalender 博士らが 1990 年に世界初で臨床研究の報告 12）であり，他社よりも 2〜5 年先行したことだった．TCT-を行ったが，実は東芝 TCT-900S の開発リーダであった森

900S は図 4 に示すように検出器が 360 度の円周状に配置

一生氏が発案し各国で基本特許を取得している．森氏の特され，検出器リングの外側に配置された X 線管の回転に許は 1982 年に各国で申請され，1986 年に米国 13），1987

伴って X 線パスと検出器が干渉しないよう動作する機構を年に欧州 14），そして新たな技術者も加わり 1994 年に日本有していた 11）．連続回転が可能な TCT-900S は，後に世界で特許化 15）された．

初となるヘリカルスキャン CT 装置の誕生の序章ともいえる．

本技術は TCT-900S 開発段階から構想されていたが，ヘリカル動作によるアーチファクト等が問題となり，当初は製品化に慎重な声も多かった．しかし 1987 年に現藤田医97

医学物理 第 41 巻 第 3 号

図4a）東芝社製 TCT-900S（1985 年）のガントリー／コンソール一式の外観写真，b）ガントリー内部の写真
X 線管が検出器の外周に配置され，検出素子は 360 度リング上に配列されている．c）その検出器リングを X 線管の動きに同期させ歳差運動させることによって連続回転させながら収集データが得られる仕組みである 11）．d）後に製品化されたヘリカル
スキャン軌道のイメージ図である．

図5a）X force CT と Angio を組合せたシステムの外観写真，b）a の詳細仕様，寝台が専用設計で，Angio と CT で共通使用となる．
c）自走式 320 列 ADCT と組合せた IVR/Angio システムの外観写真

科大学で連続撮影中に天板を無理やり引っ張ることで世界

新たな治療分野（穿刺，経皮的ラジオ波焼灼療法，経皮的初のヘリカル画像を得ることに成功したことで，ユーザかエタノール注入療法，神経ブロック，治療薬の投入等）もらの要望が高まり 1988 年に森特許をベースに体軸方向の切り開いた．

データ補間の開発が始まり，現藤田医科大学や福島医科大

2.3.3

IVR-CT/Angio システム学，現国立がん研究センター中央病院で基礎研究がスター

図 5a）, b）が 1992 年に世界で初めて愛知県がんセンター

トした．360 度補間法，180 度補間法の研究開発を経て，に設置された IVR-CT/Angio システムである．当時，Angio

1991 年に世界初で TCT-900S に搭載し製品化された 9）, 16）．

担当と CT 担当からプロジェクトを立上げ，専用寝台やシ2.3.2

ステムの設計・開発を行い，X 線透視や CT 撮影等に対応

リアルタイム CT 技術

この技術も日本発で 1993 年に製品搭載され，ヘリカル

した．システムは研究開発を繰返し，C アーム透視への対スキャン中の撮像をリアルタイムでモニタリング可能とな

応，CT 架 台 の 自 走 機 能，更 に MDCT, Large Bore CT,り，検査範囲を確実に捕らえることができるようになっ

Area Detector CT (ADCT) へ対応した図 5c）のシステムに．ま発展し現在に至る 18）．日本で生まれた IVR-CT/Angio シス

た本技術は造影剤のモニタリングにも応用され，最適な造テムは今や世界各国で活躍しており，先生方の国際ネット

影タイミングでの撮影を可能にした．更に CT 透視というワークも構築され，世界中で医療に貢献している．

た．本特許も技術者が考案し特許を取得している

98

17）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

3.

解説

Dose Reduction (AIDR 3D) や Advanced intelligent

現代 CT

Clear-IQ Engine (AiCE) 再構成で画質向上と被ばく低減

MDCT 誕生以降，CT は「より広く」，「より速く」，「よの両立を実現した．

り細かく」，「より低被ばく」という方向で発展してきた．
キヤノンメディカルでは 1999 年の 0.5 mm 厚の 4 列 MDCT

3.2

320 列 ADCT

（0.5 秒回転）を皮切りに 16 列 MDCT，64 列 MDCT（0.35

320 列 ADCT の 研 究 開 始 は 1993 年 と 古 く，実 は 4 列秒回転）と発展させ，2007 年に 320 列 ADCT の発表，そMDCT 前から開発がスタートしていた．当時，検出器との後 0.275 秒回転，更に 2017 年には空間分解能 150 μm のして X 線テレビ透視撮影装置に搭載されていたイメージイ

超高精細 CT を製品化した．更に再構成技術も逐次近似再ンテンシファイアやフラットパネルの検討も行ったが，構成，Artiﬁcial Intelligence (AI) 技術の搭載で大幅な被ばCT としては bit 不足や撮影時間の高速化が不可能なこと

く低減を実現している．

から，従来 CT 同様の固体検出器での研究開発が始まった．
2002 年に 0.5 mm×256 列 ADCT の Prototype １が完成し，

3.1

放射線医学総合研究所で臨床研究を開始，2005 年に Pro-

0.5 mm 厚 MDCT

「より細かく」で 0.5 mm 厚が臨床にもたらした影響は大きtotype2, 320）, 21）を経て 2007 年に製品化された．本研究はく，等方性の分解能を有する Isotropic Resolution（Axial,

NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構），およびSagittal, Coronal の各断面が同じ分解能） により図 6 の放射線医学総合研究所に支援をいただいた．この ADCT

ように任意の断面で観察するが可能となった．今では当たは 0.5 mm×256 列で体軸方向の撮影領域を 128 mm としり前の Multi Planer Reconstruction(MPR) 診断や Volumeて開発が進められていたが，臨床研究の段階で様々な部位

Rendering(VR) の提供はこの時代から始まった．キヤノや臓器を撮影していくうちに 128 mm では撮影範囲が不十19）

ンメディカルは 0.5 mm 厚をベースに更に「より広く」，「よ分との指摘を受け，開発途中でより広い 160 mm に拡大り速く」を目指し，16 列→64 列→80 列→320 列へと多列し，0.5 mm×320 列での製品化となった．図 7 が本装置の化の開発を進め，高分解能，広範囲撮影，検査時間の短縮

特徴的な高分解能画像，動態画像，機能画像である．このを実現するとともに，後ほど紹介する Adaptive Iterative

ような画像が容易に得られることから国内外で高い評価・多数の賞を受賞，今や世界中で大活躍している．
3.3

0.25 mm 厚超高精細 CT

この 0.25 mm 厚の検出器を有する超高精細 CT は，Z 方向の分解能だけでなく，XY 面内方向の空間分解能を従来の 0.3〜0.35 mm か ら 一 気 に 150 μm, 5 cycles/mm ま で 向上させた．本 CT は，世界的に約 30 年間進化することのな
かった XY 面内方向も含む全方向で「より細かく」を実現したもので，高精細化による鑑別診断を目指し研究を進めてきた．その開発の歴史は 2001 年まで遡り，まずは現国
図6

従来 CT の 5 mm 画像厚と，0.5 mmMDCT による Isotropic Resolution のコロナル画像の違い

図7

320 列 ADCT の特徴的な

立がん研究センターの研究開発事業としてスタートし，初めは超高分解能・小 FOV の工業用ターンテーブル CT（X

高分解能画像, 動態画像, 機能画像99

医学物理 第 41 巻 第 3 号

図9

図8

従来 CT と超高精細 CT の比較：検出器，臨床画像（肺が ん），φ2.5 mm 狭 窄 フ ァ ン ト ム（上 か ら 25% 狭 窄，
50% 狭窄，75% 狭窄）

各 年 代 に お け る 再 構 成 技 術 (FBP→AIDR3D→AiCE)と，撮影線量低減の関係
腹部の臨床画像は同一線量時の画質の違いで，AiCE
は低線量でも高画質が得られている．撮影線量のグラ
フは，各年代における CT の撮影線量の推移を表したも の で，現 在 で は 2000 年 以 前 に 比 べ，20% の 線 量（80% の被ばく低減）で検査が行われている．

応 用 再 構 成 AIDR 3D と，2018 年 に AI 技 術 で あ る Deep
線管と検出器を固定し，そのパス上のテーブルが 1 回転すLearning を 用 い た Advanced intelligence Clear-IQ En-ることで断面を作成）で摘出したがん細胞を数時間掛けて

gine (AiCE) 再構成で，同一線量時に大幅に画質向上してから始まり，小動物実験用，FOV250 mm

いることがわかる．この AiCE 再構成は世界に先駆けて日までの人体撮影が可能な 4 列 MDCT23），FOV500 mm まで

本発で製品化され，更なる被ばく低減，画質改善，高速撮影できる 0.25 mm×128 列の Prototype

ワークフローを実現している．

撮影する研究22）

24）

を経て，2017

年に 0.25 mm×160 列の超高精細 CT が製品化された

25）

．

4.

この超高分解能を可能にした代表的な技術が検出器とCT の未来像

X 線管で，検出器は X 線の受光面積を最大にするため隔壁

近年の医療をとりまく技術革新は驚異的で，20〜30 年の最小化・新素材の採用・加工組立技術の確立，X 線管に先の未来像を予測することは不可能に近い．そこで本章でついては従来の小焦点・大焦点の切替えに加え電子ビーム

は CT の歴史，現状から近未来について触れていきたいと収束技術を開発し極小焦点を実現した．

思う．

図 8 が検出器と臨床画像の比較である．従来 CT に対し1990 年代から 2000 年代前半までは，各社ともヘリカル

超高精細 CT が優れた分解能を有していることがわかる．

スキャン化，4 列〜64 列 MDCT の製品化，多列化まで，

この分解能を表現するためには従来の 512×512 matrix で技術開発のベクトルは同方向を向いていたといえるが，は難しく，最大 2048×2048 matrix での画像再構成が必

そ れ 以 降，面 検 出 器，2 管 球，高 時 間 分 解 能，高 速 kV

．また高分解能化に伴う画像ノイズの課題

Switching, 2 層検出器，高分解能，立位型など，様々な方に対しては，この後で述べる被ばく低減を目指した画像再向の進化に向けた技術を開発・製品化し，それぞれの分野

構成技術の進化も不可欠であった．

でテクノロジーリーダシップを競っている．

要となった

26）

Next Generation の CT では，2000 年内半ば以降バラバ
3.4

再構成技術―高画質化・低被ばく化の追求―

ラの方向になった技術開発のベクトルのメインストリーム「より低被ばく」かつ高画質化を追求するために，キヤがまた同一方向に戻ると思われる．それが Photon Count-

ノンメディカルでは 2011 年秋に「CT の被ばく半減プロ

ing CT (PCCT) で，基礎研究から臨床研究へ進み始めていジェクト」を立上げ，CT の構成要素（X 線管，X 線ビー

る．PCCT は光子数を，個々の光子のエネルギーとともにムフィルタ・コリメーション，新素材検出器，新世代プ

検出するため，回路ノイズの影響が少なく超低線量化を可ラットフォームガントリ）そのものからの被ばく低減を追能とするだけでなく，マルチエネルギー画像による定量化

求するとともに，新たな画像再構成技術を開発した．図 9などが期待されている．また検出器の構造上，従来検出器

は撮影線量の推移と臨床画像である．現在の撮影線量はの隔壁が不要で高密度化が容易なため，更なる高分解能に

MDCT 登場前に対し，高画質を保ちつつわずか 20% の線よる形態診断の進歩にも期待できる．

量（被ばく低減率 80%）で検査が行われている．臨床画

一方，多様化する臨床要求に応える流れも続くものと考像は，従来再構成 Filtered Back-projection (FBP) に対しえている．慶應義塾大学とキヤノンメディカルによる産学て，2012 年に製品化し全機種の CT に搭載された逐次近似

連携で，日本発 320 列の立位形 ADCT の臨床研究が開始

100

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

図 10

AI 技術による安全でシームレスな CT 検査から最良な再構成，自動解析，診断支援のワークフロー
自動で患者の位置決め・撮影範囲・最適な撮影条件の設定から，最良な画質の AI 再構成，臨床アプリ連動
で自動解析，読影・診断レポート作成サポートまでのAI 技術介入のフロー予想図されており，病気の発症が多い立位や座位時の人体内部の形態構造や機能を解明しつつある 27）, 28）．
これら CT の未来像に欠かせない技術が，AI 技術の発展である．従来の肺がん検出 Computer-Aided Detection シ
ステムは診断支援 Computer-Aided Diagnosis へ，また図10 のように CT 検査は新たなデバイスなどによる生体認証，撮影範囲や最適線量の自動セッティング，最良の AI
再構成，臨床アプリ連動での自動解析，更に病院情報などのビッグデータとの連携による読影・診断サポートまで各ステップで活用されるようになっており，より安全でシー
ムレスなワークフローの実現が進むと思われる．
CT は 1975 年に日本に導入されて以降，ヘリカルスキャ
ンや ADCT など，日本発の技術が生み出され，医療に貢献している．今後は Photon Counting CT を代表とする高精度の追求，AI 活用によるベストワークフロー化，立位
CT による新領域への展開という方向性で更に進化していくと予想される．
5.

おわりに今回，開発者の視点で世界に誇れる日本発の代表的なCT 技術を幅広く，ときには開発秘話とともに紹介・解説
させて頂いた．今回紹介した技術以外にも，多数の日本発の技術が存在しており，それらは平尾芳樹氏（国立科学博
物館産業技術史資料情報センター主任調査員）の「医療用X 線 CT 技術の系統化調査報告」9）にて詳細に説明されている．
我々は，今後も装置の高性能化，AI 技術の融合化により，更に低被ばくで価値ある情報やワークフローを提供すると共に，治療や新領域への展開，医療 IT の連携で，より効率的で質の高い医療の実現を目指し，更なる日本発の技術革新を目標に，皆様と一緒に研究開発に取り組んでいく．
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101医学物理 第 41 巻 第 3 号

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著者紹介
塚越 伸介（つかごし・しんすけ）（現職名）キヤノンメディカルシステムズ株式会社 CTMR 事業
統括部 CT 開発部 主幹
1996 年に国立がん研究センター中央病院放射線診断部入職．臨
床に従事するとともに CT の研究に注力．2002 年より東芝医用システム社（現 キヤノンメディカルシステムズ株式会社）の CT 開
発部にて画質の研究開発，面検出器 CT や超高精細 CT の研究開
発，多施設共同研究の業務を経て，2020 年 1 月より現職に至る．

信藤

康孝（しんどう・やすたか）

立崎

寿（たちざき・ひさし）（現職名）キヤノンメディカルシステムズ株式会社 CTMR 事業
統括部 CT 開発部 部長
2000 年に株式会社東芝に入社し，X 線 CT 装置の機構設計に従事．
その後，超高精細 CT や Deep Learning 再構成の開発プロジェク
トリーダを経て，2021 年 4 月より現職に至る．

（現職名）キヤノンメディカルシステムズ株式会社 常務
同 CTMR 事業統括部副事業統括部長
同 CT 事業部 事業部長
1989 年に株式会社東芝に入社し，X 線 CT 装置の機構設計，シス
テム設計に従事．その後，東芝アメリカメディカルシステム社（現
キヤノンメディカルシステムズ USA）駐在，CT 開発部長，キヤノンメディカルシステムズ研究開発センター長を経て，2018 年 4月より現職に至る．

102

size on the image quality of ultra-high-resolution CT ofthe lung: Comparison of 512×512, 1024×1024, and 2048×
2048. Acad. Radiol. 25: 869–876, 201827） Yokoyama Y, Yamada Y, Kosugi K, et al.: Effect of gravity
on brain structure as indicated on upright computed
tomography. Sci. Rep. 11: 392, 2021
28） Yagi F, Yamada Y, Yamada M, et al.: Three-dimensional
evaluation of the coccyx movement between supine andstanding positions using conventional and upright computed tomography imaging. Sci. Rep. 11: 6886, 2021

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 103–110 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同シンポジウム 3：日本発の放射線医療技術―過去と未来―

CR システム創世記―想像と創造のはざまに生まれるもの―
船橋正夫 *
森ノ宮医療大学

Genesis of Computed Radiography System: What is Born Between Imagination
and Creativity
Masao FUNAHASHI*

Morinomiya University of Medical Sciences

In 1982, the Osaka General Medical Center made a modernization plan and started construction of a new hospital. The new
radiology department was studied from the layout of the rooms to the newly introduced equipment and data storage system. Just
around that time (1983), Fuji Computed Radiography (FCR) was developed.
Using this FCR, we took on the challenge of the worldʼs ﬁrst full digitalization of a general radiography system.
At that time, we took the following policies to improve the system.

(1) To digitize all general radiography.
(2) To review the radiography process, improve the equipment, and build a system to link the equipment together.
(3) Change the selection of radiography equipment to one that is compatible with the digital system (small focus: magniﬁed radiography).
(4) Convert all ideas, including image processing, to digital systems.
These attempts were successful and became the basis for the current ﬁeld of general radiography.

Keywords: Computed Radiography, general radiography

1.

はじめに

このような時代背景のなか，1982 年当時私の所属していた大阪府立病院（現：大阪急性期・総合医療センター）「日本発の放射線医療技術―過去と未来―」というテーが近代化計画を策定し，新病院建設に向けて動き出した．

マ の も と，日 本 発 の FCR(Fuji Computed Radiography)

ここから我々は新しい放射線科の在り方を議論し，部屋のの登場により，世界がどのように変化したかを検証する良配置から導入する新規装置や，検査を運営しデータを保存

い機会をいただいた．

するシステムに至るまで検討を始めたのである．

1981 年の FCR 登場によって，一般撮影領域のディジタ検討を進める 1984〜5 年ごろ我々の前には 1 枚のパンフ

ル化はその第 1 歩を歩み始めることとなるが，1983 年にレットがあった．そこには腹部側面の画像が提示され，横実際に臨床に登場した FCR101 は，その装置としての大き隔膜上方の肺野から腹腔内のガス像，皮膚面から脊椎棘突さや処理時間，装置価格など一般病院に普及できるような起の先端，骨盤腔内と左右の大腿骨頭が重複して描出され状態ではなく，一部の大学病院や国立がんセンターなどのていた．アナログ時代の当時，1 枚の画像でこれらが観察研究的側面の強い施設が実験的に導入するという状態でできる……それはありえない夢の画像であった．それがあった．そのため，各施設が保有する FCR は 1 台だけで1981 年に発表された FCR 画像であり，我々と FCR の出あり，症例によって FCR で追加撮影を行うという程度の会いであった．それは，まだ見ぬ装置に対する想像と，あ運 用 状 態 で あ つ た．そ の 後，普 及 機 と し て FCR201・るべき姿を模索しながら開発する創造の始まりでもあっ

501・502 が登場し，各地の病院にも少しずつ導入され始た．アナログをディジタル化する作業は，まさに患者を撮めたが，やはり 1 台の FCR を試みるという状態であった．

影し画像を得て診断し保存するという全ての工程を見直し

一般撮影領域を全面的にディジタル化することを明確に変革する作業であった．本文では，臨床スタッフと製品開（具体的に）意識していた施設はなく，いつかはディジ

発スタッフの視点の違いから生まれた議論．そこから開発タル化されるだろうという少し遠い未来を夢見る段階でされ進化していった装置，画像処理について，一般撮影領あった．

域がアナログからディジタルへ移行するとき，臨床現場で* 連絡著者 (corresponding author) 森ノ宮医療大学 ［〒559–8611 大阪市住之江区南港北 1–26–16］

Morinomiya University of Medical Sciences, 1–26–16 Nankokita, Sumiyoshi-ku, Osaka-shi, Osaka 559–8611, Japan
E-mail: Masao_funahashi@morinomiya-u.ac.jp103医学物理 第 41 巻 第 3 号

Table 1

一般撮影分野でのシステム構築とその検討結果

選択肢

検討結果

アナログシステムで構築

アナログと FCR の併用（ハイブリッド）で構築

全て FCR で構築（全面 CR 化）

・画質は安定しているが発展性・将来性がない
・暗室が必要・現像・定着等の廃液処理の問題
・フイルム保管のコスト・スペースの増大
・追加撮影の増加による患者被ばく増大のリスク（S/F システム＋CR 撮影）
・追加撮影の増加による撮影スループットの低下
・2 つのシステムを併用する場合の専有面積の増大
・フイルム保管のコスト・スペースの増大
・完全明室化
・装置の発展性・将来性への期待
・画像処理の魅力
・将来的なフイルム保管のコスト・スペース削減
・lPACS への布石

どのようなことが行われたのか．そこで行われた数々の

1）全ての一般撮影をディジタルで行う（全面 CR 化：試みがその後時代をどのように動かしていったのかを解説

アナログでできることは全てディジタルで実現する！）

する．

2）撮影プロセスの見直しとディジタル機器の現場仕様（筆者は 2020 年 3 月まで大阪急性期・総合医療センターを実現（装置間オンライン化・装置改造）に勤務しており，本文中の3）撮影装置の選定をディジタル対応へ！（小焦点：拡当院

は大阪急性期・総合医療センターを指している．）
2.

一般撮影分野でのシステム構築

1980 年当時一般撮影分野でシステム構築する場合には
以下の 3 つの選択肢があった．

大撮影）
4）画像処理など全ての発想をディジタルに変換する
3.1

全面 CR 化へ

最も重要な方針は，「全ての一般撮影を例外なくディジ

1）画質的にも頂点を迎えつつあったアナログシステム

タルで行うこと，アナログでできることは全てディジタル（スクリーン／フイルムシステム：S/F システム）によで実現する．」であった．中途半端なディジタル化では業る構築．

務に支障が出るたびに逡巡が生まれ，手慣れたアナログに

2）ディジタルとアナログの今でいうハイブリッドでの頼ってしまい，後ろ向きの発想に陥ってしまう．生まれた構築．

ばかりのディジタルを自分たちが育てるという気概と発想

3）全てをディジタルで撮影する全面ディジタル化（全こそが未来を切り開くのだと（青臭く本気で）考えていた

面 CR 化）．

のである．中国の故事に例えるなら「背水の陣を敷いた」

当初は 1）のアナログシステムしか選択肢がなかったが，ということになる．

途中から生まれたばかりの FCR を視野に入れることが可能となった．通常は 2）ハイブリッドシステムが妥当だと

こうして CR 装置の具体的な運用を想定した撮影業務の見直しに着手した．

考えられたが，我々は第 3 の方式を選択し当時の上司を説得した．ハイブリッドではなく全面ディジタル化を選択し

3.2

一般撮影業務のプロセス見直しと重要な提案た理由を Table 1 に示す． 撮影すればすぐにデータが転送

アナログをディジタル化する作業は，患者を撮影し画像されモニターで確認した後フイルムが出力される．画像処を得るという一般撮影業務の全てのプロセスを見直す作業

理で濃度も鮮鋭度も自由自在，想像するだけで胸が躍る気であった．プロセスを見直すなかで装置の性能を把握し，持ちであつた．公立病院の常識では，一般撮影装置は一度臨床現場で使いこなすための具体的な工夫を検討した．

購入すると 10 年以上更新できないという実態があったた

Fig. 1 は一般撮影業務のプロセスを図示したものである．

め，装置を更新するときにはできうる限り時代の先端を選

図の左端は従来の S/F システムのプロセスである．撮影条

ぶべきだという考えであった．

件を決定すればシンプルな流れとなる．隣の CR システム

3．ディジタルチームの発足と基本方針

導入後のプロセスを見ると，撮影メニューの設定と IP サイズの決定という作業工程が加わりより煩雑になっている

我々は FCR システム（以降一般名称の CR という）をことがわかる．当時はフイルムと異なり IP サイズが異な導入するにあたってプロジェクトチームを結成し以下の 4

ればサンプリングピッチが変わり，画質に影響したため，つの方針を決めた．

安易に IP サイズを決定できなかったのである．この CR で104

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説

Fig. 1

Fig. 2

一般撮影業務のプロセス

ID ターミナルと撮影装置のオンライン
ID ターミナルで撮影メニューを選ぶと各社発生器で撮影条件が設定される．富士フィルム・東芝（現キヤノン）・島津・シー
メンスの 4 社がこれに挑んだ．
写真引用：日本放射線技術学会近畿部会五十周年記念誌 pp. 25–33, 2007. 05.01

撮影メニューを選ぶ作業と撮影装置側で撮影条件を設定しIHEJ のコネクタソンの 14 年前の試みであった．全くコンていく作業は，患者の X 線画像を得るという同一の目的をセプトの異なる，各社固有の特性で動作する CPU 搭載の持った概念であり，同一概念の繰り返しは無駄な行為であ

装置を，共通の基準すらない状況で他社の装置と接続してるとともに，どちらかを間違えば画像が成立しないリスク

動作させる行為は，標準化が進んだ現在でも容易なことでになりえる．これを解消するため，我々は撮影メニューをはないが，1985 年前後には「夢物語」のレベルであり，決める ID ターミナルと撮影装置をオンラインで繋ぐこと試みるという発想さえない段階での提案であった．現在はを発想し，「撮影メニューを選べば撮影条件が設定される

この連携は普通となり，当たり前のように世界中がその恩というシステム」を提案した．富士フイルム社と装置メー恵に与っているが，その始まりは大阪の名もない病院の診カー各社に呼びかけ，緑の破線から赤の破線となり，撮影

療放射線技師たちであり，それを実現した日本のメーカー

時条件の設定が省かれることになった．現在の FPD では，の技術者たちであった．1987 年，新病院開院を前に装置

ピクセルサイズがカセッテサイズに依存しない場合が多いの設置が終了し，動作テストにおいて撮影メニューを選びため，シンプルな流れへと進化していった．1999 年に始オンラインシステムで撮影条件が自動的に設定されたとまった IHE (Integrating the Healthcare Enterprise) やき，皆で喝さいを叫んだものである（Fig. 2）．
105

医学物理 第 41 巻 第 3 号

3.3

CR 装置の改善 1 (CR501)

このように，プロジェクトチームはカタログを見ながら想像をめぐらす新たなチャレンジへの道を歩みだした．
胸部立位撮影用の FCR501 を導入することとなった．カ
タログ上で気づいたこの装置の最大の欠点は，患者さんがつかむ手摺がないということであった．病人を対象とする医療機関では致命的な欠点として，早速手摺をつけるように改良を提案した．当初開発側からは，手摺の重量を踏まえた設計強度になっておらず，強度計算から見直すことになるという回答であった．しかし，医療機器として絶対に必要なもので，装置の将来展望として今取り組むべきというのが我々の判断であり，妥協の余地のないものとして対応していただいた (Fig. 3)．
Fig. 3CR 装置の改造 1 (FCR501)
改造後，501, IP チェンジャーともに手摺が取り付けられた．
写真引用：日本放射線技術学会近畿部会五十周年記
念誌 pp. 25–33, 2007. 05.01
富士フイルム社ご提供（オリジナル FCR501）

3.4

CR 装置の改善 2 (CR502)

臥位型のブッキー撮影台の CR502 は臥位の腹部や腰椎などの撮影に用いる装置である．この装置の検討において，撮影台の上でカセッテ撮影すると装置内で撮影待機中

Fig. 4CR 装置の改造 2 (FCR502)
撮影台の天板が透明になり，IP が退避する「カセッテモード」が搭載された．天板の上でカセッテ撮影が可能になった．
写真引用：日本放射線技術学会近畿部会五十周年記念誌 pp. 25–33, 2007. 05.01
富士フイルム社ご提供（オリジナル FCR502）

Fig. 5

CR 周辺機器の開発 1（長尺カセッテ）
ドッキングして撮影し分割して画像読取りを行う
写真引用：日本放射線技術学会近畿部会五十周年記念誌

106

pp. 25–33, 2007. 05.01

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説の IP (Imaging Plate) に露光してしまうことが判明した．

において撮影件数の少ないパノラマ撮影のためにシステム

開発側は「ブッキーテーブルはブッキーとして使うもの

全体を危険にさらすのは得策ではない．そこで，パノラマだ」と考えていた．撮影台上のカセッテ撮影は通常の業務装置のカセッテ部を 4F（四つ切：通常のサイズ）のカセッに組み込まれているため，CR502 の IP がカセッテ撮影時

テがセットできるようにするという改造を当時のメーカーに露光しないような対策を依頼した．その後，装置が導入に提案した．「4F であれば CR にこだわらず S/F システムされる頃には「カセッテモード」という IP が撮影時に退でも特殊なカセッテを使わず，暗室に行かなくて済むこと

避するシステムが誕生した (Fig. 4)．

になる．そのメリットは計り知れない」と実際の改造案の作図までして説得したが聞き入れられなかった．交渉が暗3.5

CR 周辺機器の開発 1（長尺カセッテ）

礁に乗り上げたとき，業界 2 番手の A 社がその改造に名乗

アナログで可能なものは全てディジタルで実現するといりを上げた．カセッテの形状が通常の規格と共通になるこう方針のもと，新たな概念のカセッテを提案した．長尺用との重要性を理解し，共同で開発することを了承したのでのカセッテが必要だということになったが，そのようなもある．こうして 4F を用いたバノラマ撮影が可能となったのはなく，S/F システムで使用していた長尺用カセッテに(Fig. 6)．この装置は CR 対応機と銘打って世に出された．

IP をつめて使用するという方法が提案されていた．しか歯科口腔外科関係の学会において，この会社のブースにし，その方法では IP を取り出して通常のカセッテに詰め

CR の周波数処理のかかった画像が掲げられたとき，CR替える作業を暗室で行う必要があった．そこで明室で IPのディジタル画像を見たことがなかった歯科医達から大きを入れ替えることなく処理できるカセッテを提案して作成な反響があり，その後そのメーカーは大躍進したそうであしていただいた．このカセッテは 2 つに分離するように設る．現場の話を聞く耳を持つことが如何に重要なことかを計されており，撮影前にカセッテに IP を装着し，ドッキ物語る逸話であった．

ングして撮影し，撮影後に分離して処理することができるものであった (Fig. 5)．

3.7

CR 周辺機器の開発 3（病室撮影の発想を変える）

CR を導入しても，病室撮影では，病室に多数のカセッ
3.6

CR 周辺機器の開発 2（歯科パノラマ撮影）

テを装置に積んで出かけるアナログと変わらない光景が続パノラマ撮影にも取組んだ．当時パノラマ撮影は 15×

いていた．病室撮影の労働条件を軽減するため我々が考案

30 cm の特殊カセッテと特殊フイルムを用いており，撮影した病室撮影用システムは，専用カセッテ 1 個と IP 数枚

後は暗室で処理されていた．このサイズは CR では処理でを持って病室撮影装置に行き，撮影のたびに IP をカセッ

きない規格であった．そこで CR 側で対応すべきことか装テに詰めて撮影し，特製のメモリー付バーコードリーダー

置側で対応すべきことかを検討した．CR で対応するにはでバーコードを読み取った後，レシーブマガジンに IP を装置的にもソフト的にもかなりの困難が予想された．当院

ストックして，帰室後読み取り機でまとめて処理するというものであった．カセッテの蓋を開けずに IP を取り出すことのできる構造とストッカーの形状などで当院技師と開発設計者との間で何度も検討が加えられ実現した (Fig. 7)．

Fig. 6

CR 周辺機器の開発 2（歯科パノラマ撮影）
15×30 cm の特殊カセッテが使用されていたが，4Fが使用できるようにした．
写真引用：日本放射線技術学会近畿部会五十周年記
念誌 pp. 25–33, 2007. 05.01

Fig. 7

CR 周辺機器の開発 3（病室撮影の発想を変える）

107

医学物理 第 41 巻 第 3 号

Fig. 8

CR 周辺機器の開発 4（手術室に対応する）
写真：富士フイルム社 富士フイルムメディカル社

ご提供

Fig. 9X 線写真の変遷（破線，矢印筆者）
写真：富士フイルム社 富士フイルムメディカル社

ご提供

3.8

CR 周辺機器の開発 4（手術室に対応する）

4.

当然手術室においても CR 化する必要があった．手術室
ではスペースの関係上現像装置は設置できなかったため，

4.1

ディジタルを想定した撮影装置の選定と設定

解像度への対応

フイルムを介さずモニターでの診断を検討した．画像観察

CR の欠点としてカタログ上で懸念していたのは，そののため，大型モニター 1 台だけを手術室の廊下に設置し，解像度であった．100 μ のピクセルサイズは 6F（六切り：

医師が清潔のまま直感的に使えるフットスイッチを提案し通常のサイズ）しかなく，症例によっては解像力を補って運用した．これを我々はミニ PACS と呼んでいたが，実際撮影する必要があると考えた．その方法として，オルビッに画像が各手術室に配信されるには本格的な PACS の導入

クスという拡大撮影が可能で非常に小さな焦点を持つ装置

を待たねばならなかった (Fig. 8)．

を導入した．こうすることで，必要に応じて拡大撮影が可能となった．ディジタル時代を意識して装置を導入していたのである．

108

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

4.2

撮影条件の新たな発想

撮影条件の設定を考えるとき，S/F システムにおいて大焦点と小焦点の使い分けは，鮮鋭度を担保するための重要な要素であり，それは CR システムでも同様であった．しかし，根本的なところで我々が持つに至った発想は，撮影法の幾何学的な配置から焦点ごとの半影の大きさを計算

解説

し，スペースは極小化していった．将来的にはクラウド化を視野に入れる必要がある．これもディジタル化の大きな功績だと考えられる (Fig. 10)．
画像処理など全ての発想をディジタルに変換する

5.
5.1

EDR を組み替える

し，それがピクセルサイズ以下であるならば，大焦点を使CR 導入当初，鉛や金属が照射野内に入ると左のように用して大電流・短時間撮影を行い，患者の体動を制御する

画像内に占める面積に比例して全体が黒化する画像処理エ方が合理的だということであった．臨床上必要なカセッテ

ラーが発生した．この場合は撮影条件を変更しても画像はサイズと，それに伴う IP のピクセルサイズまでも考慮し，改善しない．そこで，EDR (Exposure Data Recognizer)

根本から発想を変えて撮影条件の設定を行ったのである．

と呼ばれる画像濃度安定処理の設定を組み替えて，別のア
ルゴリズムで動作させることを提案し，安定した画像が得

4.3

装置の進化を促す（横から縦へ）

X 線受光部のアナログからディジタルへの進化を Fig. 9られるようになった．非常に古い画像を提示する (Fig.
11)．

に示す．CR が真に患者の役立つためには一般病院に普及する必要がある．その意味では 1988 年の FCR7000 の登

5.2

データ収集法を提案する

場 が 重 要 な 分 岐 点 で あ っ た．そ れ ま で の FCR101, 201,

EDR には，Fig. 12-a のように画像の中心部の関心領域

901 は全て長大な装置であった．後に開発側では背が高い

ROI でデータ収集して画像を安定出力させるセミモード

圧迫感のある装置はよくないという先入観があったそうでという処理があった．この患者の場合は金属の影響が出ある．しかし，臨床現場では設置面積が大きいほうが問題て，通常のセミモードでは画像は黒化してしまう．これをであった．横に並べずに上に積み上げたらどうか？という改善するため，画像内に 9 つの関心領域を設定し，データ

我々の発想にメーカーも驚きながら開発に着手し完成したが安定して得られる部位，この場合赤枠のデータを利用しのが 1988 年 FCR7000 であった．この装置が生まれることで，新築の病院にしか導入できない大掛かりな装置から，普通の病院に設置できる省スペース装置となった．
4.4

病院の課題に取り組む

装置の課題を解決するだけではなく，病院の課題にも取り組んだ．病院内で 5 年管保管義務があった X 線フイルムの保管スペースはどこの施設においても悩みの種であった．これも CR の普及とともに ODF 光デイスク・ドライ
ブ・ライブラリーとなり，その後大容量サーバへと進化

Fig. 10

フイルム保管スペースの進化
写真：富士フイルム社 富士フイルムメディカル社
ご提供

Fig. 11

画像データ収集法や画像処理の検討
EDR を組み替えていつでも安定した画像濃度を実現する

Fig. 12

マルチ SEMI (ROI)・SS アジャストを提案
先読み画像をチェックしてその画像内の ROI の濃度を指定して画像を読み取る

109医学物理 第 41 巻 第 3 号て画像を取得する方法を提案した（Fig. 12-b）．このほかの質問に ビビッタ のは通訳の EK 社日本人社員だった．

にも，SS アジャストと呼ばれるデータ収取時にあらかじ

あわてて「下手なことを言ったら彼は首になる」と首に手め濃度シフトを入力することで，特殊な部位の撮影に対応を当てて切るまねをした．私たちは「彼は熱心に見学してするという処理も考案し，これらの処理はその後販売されよい質問をした優秀な技術者であった．その証拠に彼のレた CR 装置に搭載された．

ポートを読んであなたはここに来たではないか」と答え

ここで紹介した取り組みは全て全面 CR 化に向けてと題して日本放射線技術学会に発表した．
6.

た．B 氏はニヤッと笑ってウインクした．……世界は厳し
い．

余話として

新病院開院前，全国の多くの施設の診療放射線技師．放

7.

終わりに

想像から創造へ．

射線科医が当院の試みについて耳にして，「なんと無謀な時代が音を立てて変わっていくという様子を目の当たりことをするのか」と驚くとともに，「無理をするな」と諌にするという体験は早々できるものではない．そういう意

めるもの，「馬鹿な奴らだ」と鼻で笑うもの，「大丈夫か」

味では幸せな施設であったと今更ながら実感する．

と心配するもの，など多くの注目が集められた．しかし，誰一人として「素晴らしい快挙」とは言わなかった．

大学病院でも国立の特別な機関でもない病院の試みとしては異例の展開であつたが，他の大病院ならどのような展

誰にも期待されることなく試みたチャレンジであった

開があったのかは今となってはわからない．もっと立派なが，新病院開院後，学会発表を重ねるうちに全国各地からディジタルシステムができていたかもしれないし，今より見学者が殺到した．海外企業からも視察団が訪れるようにはるかに遅れたシステムとして停滞している可能性も否定なった．

できない．アナログからディジタルに移行するということ

なかでも印象に残ったのは，米国の EK 社から若い技術

は，時計を付け替えるようなシンブルなものではなく，複者が見学に訪れた後，その上司で，極東医療部門のトップ

雑に絡み合った放射線業務の隅々までを洗い出す作業であB 氏が来日中に突然見学したいと，予定を変更して訪れたり，「患者のためにどうあるべきか」を臨床に根ざしたリ

ときのことである ．若い技術者のレポートを読んで，自アルな発想のもとに実現するという根気の要る作業であっ分の目で確かめたかったというのが来院理由であった．Bた．それらの作業を支えて下さった富士フイルム社をはじ

氏は色々見学した後に「このシステムが将来的に解決すべめとする全てのメーカースタッフや仲間たち，この文章のき問題点や，このようなシステムの展望は何だと考えてい機会を与えていただいた兼松伸幸先生をはじめとした医学るか」と質問をした．当院の回答は，「画像の転送速度と物理学会関係者の方々に心より感謝してこの文章を終えた

保存容量だと考えるデータが重過ぎる．画像のハンドリンい．

グが将来病院システムの命運を握るであろう」「現在はカ大阪の片隅で起こった小さな試みが，ディジタル時代のセッテを取り替えながら撮影しているが，きっと未来には幕を開き，やがて舞台の照明が点灯した．これからは次のカセッテのような大きさの受光部ができて，スキャンする

時代の主人公たちがスポットライトの中に飛び出して，いのではなく直接的にデータを取り出してすぐに画像が観察

くつもの物語を紡いでいくことであろう．

されるようになるだろう」と答えた．B 氏はぐっと目を見

次の時代はどこに行くのだろう？

誰がどこで時代の扉

開いた後，次の質問に移った「ところで，私の部下が以前に挑戦するのであろう？

ここに来たと思うが，彼は君達に良い質問をしたか？」こ

射線技術」や「医学物理」，そして世の中は面白い．

著者紹介
船橋 正夫（ふなはし・まさお）（現職名）森ノ宮医療大学 教授 （公社）
日本放射線技術学会 監事（専門分野）ディジタル画像処理，X 線撮影技術学．
近年は被ばく線量管理について研究している．

110

それを考えてみるだけでも「放Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 111–116 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同シンポジウム 3：日本発の放射線医療技術―過去と未来―

X 線写真のデジタル化への挑戦と最近の技術動向
山田雅彦 *
富士フイルム株式会社

画像技術センター

A Challenge of Digitalizing the X-ray Film Image, and the Recent Technical Trends
Masahiko YAMADA*

FUJIFILM Corporation, Imaging Technology Center

Fuji Photo Film (then), a chemical manufacturer that manufactures ﬁlm, succeeded in digitizing X-ray photographs for the ﬁrst
time in the world, and commercialized Computed Radiography (CR) in 1983. In addition to eliminating darkroom work from X-ray
work and improving the efﬁciency of X-ray work and diagnosis, this CR also played a role in paving the way for networking of image information in hospitals and for computer-added diagnostic support. Nowadays, the mechanism of digital X-rays has been established and is known to many people, but there was no precedent in the latter half of the 1970s when the development of CR wasstarted. In this paper, we will look back on the development process of such CR ﬁrst, then we will outline the evolution of digital
X-ray detectors and image processing technology, and introduce the technology we have challenged to estimate scattered X-rays inthe human body.
Keywords: computed radiography, digital X-ray, scattered X-ray

1.

はじめに

昨今，様々なメディアを通して日常的に AI という言葉を見聞きし，AI 搭載の製品に触れる機会も増加している．
医療分野でも Deep Learning や，Machine Learning などの AI 技術を応用した機能が，世界中で次々と開発されている．AI の技術開発で重要となるのが，デジタル化された膨大なデータベースであり，その礎となっているのが情報のデジタル化である．CT や MRI が医療用途で実用化された 1970 年代から医療情報のデジタル化に向けた動きがFig. 1 アナログとデジタルの違い始まったが，X 線写真は依然としてアナログのままであ中の (a) (b) (c) はシステムを示し，横軸に X 線照射から画像

り，X 線写真のデジタル化が期待されていた．

が形成されるまでの流れが示されている．

X 線写真で使用する X 線フィルムは，撮影時には X 線信(a) の X 線写真では，スクリーン（蛍光体）で X 線の情号を検出するセンサーとして利用される．また，現像され報が光に変換されフィルム（2 次元センサー）に蓄積された X 線フィルムはシャーカステンで観察され，その後にる．化学的処理（現像／定着）を経て，被写体の状態を濃フィルム保管庫で保管される．このように X 線フィルムに淡で反映した X 線画像に変換される．(b) の DR システム

保管 の 3 つの機能が含まれていた．

は，X 線写真と同じようにシンチレータ（蛍光体）で X 線

X 線フィルムのデジタル化は，これらの機能を分離し，機能が光に変換された後に，高分解能かつ大面積のフォトダイ

ごとに置き換えることになる．検出機能は CR (Computed

オード（2 次元センサー）で情報が蓄積され，薄膜トランRadiography) や DR (Digital Radiography) に，表 示 機 能

ジスタ (TFT) で信号が読み出されてデジタル化される．大はモニターに，保管機能はハードディスクやサーバーに置

面積のフォトダイオードや TFT が誕生する前に開発され

は， 検出

表示

き換えられた．Fig. 1 に，アナログの X 線写真とデジタル

た (c) の CR システムは，イメージングプレート（蛍光体となった CR システムおよび DR システムの違いを示す．図& 2 次元センサー）とレーザーによる情報読み出し機構に*連絡著者 (corresponding author) 富士フイルム株式会社 画像技術センター［〒258–8538 神奈川県足柄上郡開成町宮台 798］
FUJIFILM Corporation, Imaging Technology Center, 798 Miyanodai, Kaisei-machi, Ashigarakami-gun, Kanagawa 258–8538,
Japan
E-mail: masahiko.yamada@fujiﬁlm.com

111

医学物理 第 41 巻 第 3 号

よりデジタル化を実現した．次章では，CR システムの実要素技術が必要であった．次節から各技術の開発内容を紹現に向けた先人の挑戦について紹介する．

介する．

2.

X 線写真のデジタル化への挑戦

2.1

センサーの開発

多くの研究機関や企業で X 線写真をデジタル化するためセンサーには撮影された被写体情報を一定時間記録するの方式が検討されていたなか，1981 年の国際医学放射線メモリー機能が要求されるため，蛍光体の材料から探索し学会で富士写真フイルム（当時）から CR システムが発表た．Fig. 3 左側に示す一般的な蛍光体は，電子線などのエ

され，2 年後の 1983 年に CR システム (FCR101) が発売さ

ネルギーが照射されると短時間（瞬時）で発光する．ブラウン管 TV や蛍光灯などの当時の民生品の多くは電子線を

1）

れた ．
CR システムのプロジェクトは 1975 年に開始された．
Fig. 2 に，プロジェクト開始時の構想図を示す．被写体を光に変換していたため，瞬時発光する蛍光体は盛んに研究されていた．

透過した X 線情報を 2 次元センサーで記録 (a) し，レーザーメモリー機能を持たせるためには，Fig. 3 右側に示すよ走査で読み取り (b), 情報を消去 (c) した後に，センサーをうに，X 線などのエネルギーを照射した後に，励起光を照再利用 (d) する仕組みであった．この CR システムを実現

射することで発光する輝尽性蛍光体が有力であったが，当するためには，センサー，読取機構，画像処理，の 3 つの時は産業的価値が低く研究例が少なかった．様々な材料の配合を組み替えることで，X 線のデジタル化に必要な性能を持つ輝尽性蛍光体の材料を特定し，イメージングプレー
トを開発した 1）, 2）．
2.2

読取機構の開発

Fig. 4 に読取機構を示す．X 線情報が蓄積されたイメー
ジングプレートに，レーザー（赤色）光を回転ミラーで走査して直線状に照射し，生じた直線状の輝尽発光（紫色）Fig. 2を集光ガイドで集めて電気信号に変換する．輝尽発光がイ

CRシステム構想図

Fig. 3Fig. 4112

読取機構の全体図

一般的な蛍光体と輝尽性蛍光体の違い

Fig. 5

集光ガイドの先端部

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説

メージングプレート表面で拡散するため，Fig. 5 に示すよ約 10 年後には全撮影部位に対応した画像解析技術と濃度

うに集光ガイドの反対側に赤色を吸収する反射板を設け，調整機能を完成させた．

拡散する輝尽発光を効率的に集光できる機構を開発し

3.

た 1）．
3.1
2.3

デジタル X 線画像の進化

ハードウェアの進化

DR システムでは，2 次元センサーであるフォトダイ

画像処理の開発

画像処理の開発では，当時のコンピュータの処理能力

オードと TFT が一体化した TFT パネルが，X 線情報を光で，アナログ X 線写真を診断していた当時の医師が読影し情報に変換するシンチレータと密着するため，CR システやすい画像を作ることが課題であった．X 線写真のようなムに対して集光効率が向上し，画質が大幅に向上した．

濃淡変化主体の画像とデジタル処理の特長である形状変化

DR には Fig. 8 に示すように 2 種類の読取方式がある．X

主体の画像を並べてフィルムに出力し (Fig. 6), 医師が X 線

線入射方向からシンチレータを挟んだ反対側に TFT パネ

写真で蓄積してきた読影知識を活かしつつ，デジタル処理

ルがある X 線透過側読み取り方式 (a) と，TFT パネルが X

画像による読影で，読影知識を更新できるようにした ．

線入射側にある X 線照射側読み取り方式 (b) である．前者

1）

画像解析による濃淡調整機能を Fig. 7 に示す．X 線写真

は TFT パネルのガラス基板による X 線吸収が少ないこと

では，撮影線量により画像濃淡が変化し不安定であった．

が長所で，後者はシンチレータ内部での拡散が少ない良質

CR システムでは，撮影線量によらず画像濃度を安定させな光を受光できることが長所である．最近，X 線吸収がよるために，画像解析により画像濃度を最適化する技術を開り少ないフィルム基板の TFT パネルが登場し，後者の長発した．製品初期は，その対象部位は限定的であったが，所が大きくなってきた．また，電気ノイズの影響を受けに臨床現場で収集した大量の画像データを分析することで，くい電子回路を導入することで，低線量領域の画質向上も実現している．更に，無線通信，防水・防塵機能，抗菌機能など使い勝手を向上させる機能も開発されている 3）．
1983 年に発売した FCR101 から継続的な改良を重ね，
デジタル X 線のシステムは大きく進化した (Fig. 9)．当初，
約 2 平方メートルもあった装置が，現在では PC1 個分とな
り，大幅に小型化された．処理時間も 1/10 に短縮され高速化され，画質も DQE で約 6 倍向上した．

Fig. 62 画像出力フォーマット

3.2

画像処理ソフトの進化

計算機の進化により複雑な演算が可能となり，画像から照射野絞り領域や金属領域や骨領域等を認識する技術を用いて画質を制御する画像処理が実用化され，被写体全体を高コントラストかつ明瞭に表現できるようになった 4〜6）．
また，散乱線を推定し抑制する散乱線ノイズ低減ソフトが新たに誕生した (Fig. 10)．通常の X 線撮影では，被写体内部の X 線散乱によるノイズが画像コントラストを低下させるため，散乱線除去グリッドを使用することでこの影響を低減している．

Fig. 7

濃度調整機能一方で，ポータブル撮影でグリッドを使用する際には，Fig. 8 シンチレータとTFTパネルの配置の違い

113

医学物理 第 41 巻 第 3 号

Fig. 9Fig. 10CR からDR への進化

散乱線推定技術の適用例

X 線の斜入射によるグリッドの濃淡ムラを防止するために構築した．

慎重なポジショニングが求められる．グリッドを使用せず

2 章では CR の開発に成功した結果から遡り解説したが，に撮影した画像に散乱線ノイズ低減ソフトを適用すること

まだ CR ができるかどうかを知らない開発当時の技術者で，濃淡ムラがない鮮明な画像が得られ，ポータブル撮影

は，壁にぶつかり，心が折れかかることを何度も乗り越え時の負荷を軽減できるようになった 6）, 7）．

てきた．新しい挑戦には，諦めないための強い意志が必要

4.
4.1

散乱線推定技術への挑戦

散乱線推定技術の難しさ

である．
4.2

散乱線推定技術を用いた 1 Shot エネルギー差分

X 線撮影での散乱線は画像を不鮮明にするため，100 年

1 Shot エネルギー差分と散乱線推定を組み合わせた技

ほど前に散乱線防止用のグリッドが開発され，時代ととも術を Fig. 11 に示す．エネルギー差分とは 2 種類のエネルに改良されてきた．また基礎研究として，X 線散乱をシギーで撮影された画像から，軟組織と骨組織などの 2 つのミュレーションする試みがされたが，一般 X 線撮影用途で物質成分に分離する技術である．エネルギー差分法は，①は実用化されていなかった．

異なる 2 種類のエネルギーで撮影する 2 Shot 法と，②検出

我々は，3.2 で記載したようにポータブル撮影でのグ器側にフィルターを配置することで 2 種類のエネルギーにリッド使用時に発生する濃淡ムラを低減するために，散乱変換する 1 Shot 法の 2 種類がある．今回試みた 1 Shot エ

線推定技術の開発に着手した．技術開発には，①散乱線をネルギー差分法は，CsI と GOS の 2 種類の蛍光体を用いた計測する技術，②人体内での散乱をモデル化する技術，

検出器を 1 つの筐体中に積層した 2 層構造の DR パネルを③散乱線の計算アルゴリズム，の 3 つの要素技術が必要で利用する．

あった．しかし，①は測定誤差の影響を測る術がなく，グリッドを透過した X 線が，CsI 検出器で吸収され画像②も正解を確認する術がない．③は単純な物質は計算でき化される．通常は捨てられる CsI 検出器を透過した X 線

るが，複雑な人体では正しさを確認する術がなかった．まは，GOS 検出器で回収・再利用されて画像化される．CsI

た，この 3 つの技術は相互に影響するため，1 つの間違いと GOS では X 線吸収特性が異なるため，1 回の撮影で 2 種が全体に伝搬する難しい問題であった．問題突破の糸口が類のエネルギー特性を示す画像が同時に得られる．CsI 画

見つからず，心が折れかかることもあったが，問題が解決

像は，高画質で低エネルギーの画像となり，GOS 画像はできる条件を偶然発見できた．複数の間違いによる偶然で低線量の高エネルギー画像となる．

あったが，要因を分析し，理解を深め，ひとつずつ技術を114

画像処理としては，散乱線ノイズ抑制と粒状性ノイズ抑Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

Fig. 11

解説

1 Shotエネルギー差分と散乱線推定を組み合わせた技術

Fig. 12 胸部撮影への適用例（開発中の技術）
出典：JA 広島総合病院様よりご提供

Fig. 13

胸部撮影への適用例，拡大図（開発中の技術）
出典：JA 広島総合病院様よりご提供

制の 2 つの技術を開発した．散乱線ノイズ抑制は，物質のした例を，Fig. 12 に示す．肋骨や胸椎が消えることで，X 線吸収情報にノイズとして重畳する散乱線を，2 つの画

肺血管，気管支，大動脈等の軟部構造が視認しやすくなる．

像でそれぞれ推定し抑制することで，骨部と軟部の分離性

また，散乱線の低減により肺血管のコントラストも向上す

能を高める．粒状性ノイズ抑制は，ノイズが少ない高線量

る．Fig. 13 は Fig. 12 の左上肺野付近の拡大図である．矢の CsI 画像から，ノイズが多い低線量の GOS 画像を引き印の場所に，小さな結節が 2 つあるが，骨が消えることで算する過程で大幅に増加するノイズを，強力に抑制し骨画2 つとも視認しやすくなっていることがわかる．

像や軟部画像の描写力を高める．
開発中の 1 Shot エネルギー差分処理を胸部撮影に適用
115

医学物理 第 41 巻 第 3 号

おわりに

参考文献

本稿では「X 線写真のデジタル化への挑戦と最近の技術

1） 高野正雄：CR のコンセプトと開発の歴史．インナービジョン 15(1): 14–20, 2000
2） Sonoda H, Takano M, Miyahara J, et al: Computed radiography utilizing scanning leaser stimulated luminescence. Radiology 148: 833–838, 1983
3） 富士フイルムメディカル：放射線写真学―アナログからデジタルへ―．178–193, 20174） 富士フイルムメディカル：放射線写真学―アナログからデジタルへ―．194–227, 2017
5） 特集 1 人体の厚さを 3 次元情報として推測 富士フイルムの核心的な画像解析技術．富士フイルムメディカル A to Z
No. 20: 03–11, 20166） 山田雅彦：ディジタル一般撮影の変遷と画像処理技術の最前線．日放線技会誌 72: 344–351, 20167） 川 村 隆 浩，内 藤 慧，岡 野 佳 代，他：新 画 像 処 理 Virtual
Grid（バーチャルグリッド）の開発．富士フイルム研究報
告書 60: 21–27, 20158） General Radiography & Fluoroscopy World Market
Report, 20185.

動向」というタイトルで，黎明期，成長期，発展期の代表的なトピックを紹介した．1983 年に発売された 1 台の CRから X 線のデジタル化が始まり，現在では，全世界で CR/
DR 合わせて約 6 万台/年が導入されている 8）．執筆を終えるにあたり，あらためて振り返ると，先人が挑戦した X 線
写真のデジタル化は，「世界中のより多くの人たちに最良の医療を提供したい」という強い志により達成されたのだと感じる．筆者のような技術者と現場で働く医療従事者とが共通に抱くこの志を一つにしてデジタル化の技術を臨床の現場で鍛えあげてきたことが，この分野で日本が世界をリードしてきた原動力であったと考える．
今後，AI やソフト技術が中心となり，撮影支援や診断支援などに向けた機能が進化すると考えるが，志を高く持
ち新しい技術に挑戦し，臨床現場で鍛え上げ，世の中をひ
とつずつ変えていきたい．これが，X 線写真のデジタル化に挑戦した先人からのメッセージだと考える．

著者紹介
山田 雅彦（やまだ・まさひこ）（現職名）富士フイルム株式会社 画像技術センター 主席研究員（専門分野）X 線信号処理，画像認識技術，画像処理技術．
現在は，X 線物理に基づいた画像形成技術・画像認識技術・散乱線推定技術とそれらを応用した商品を開発している．

116

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 117–121 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同シンポジウム 3：日本発の放射線医療技術―過去と未来―

加速器を用いたホウ素中性子捕捉療法の現状
田中浩基 *
京都大学複合原子力科学研究所

Current Status of Accelerator-Based Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)
Hiroki TANAKA*

Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University

Clinical studies of boron neutron capture therapy (BNCT) have been conducted using thermal and epithermal neutron beams
generated from research reactors. Considering the spread and development of BNCT, it has been desired to realize BNCT using an
accelerator-based neutron source that can be installed in medical institutions. To date, the accelerator-based BNCT has been developed by combining various accelerators such as a cyclotron and a linear accelerator with neutron generation targets. In Japan, theworld's ﬁrst treatment system using a combination of a cyclotron and a beryllium target has received manufacturing and marketing
approval as a medical device. In June 2020, BNCT insurance medical treatment was started at medical institutions. Currently,
BNCT is being performed for cases of locally unresectable recurrent or unresectable advanced head and neck cancer. In this paper,
it is shown that the history of reactor-based BNCT and the current development status and future prospects of the acceleratorbased BNCT, which has been carried out in advance in Japan.
Keywords: boron neutron capture therapy, BNCT, accelerator-based BNCT system

1.

はじめに

ホウ素中性子捕捉療法 (Boron Neutron Capture Therapy:
BNCT) は中性子とホウ素-10 との核反応 10B(n,α)7Li によって生成される α 粒子とリチウムの原子核を利用した放射線治療である．Fig. 1 に示すように細胞内における α 粒子とリチウムの原子核の飛程はそれぞれ，9 μm, 5 μm と細胞の直径約 10 μm よりも短いため，線量を集中して付与することが可能である．腫瘍細胞に選択的に集積するホウ素薬剤
を用いることで，原理的には隣に存在する正常細胞にはダ
メージを与えず，腫瘍細胞を選択的に死滅させることが可能となる．
また，α 粒子とリチウムの原子核は高 LET の荷電粒子であるため，放射線抵抗性の腫瘍に対しても効果が見込まれる．また正常組織に対する線量を抑えながら，腫瘍細胞をFig. 1The principal of boron neutron capture therapy

選択的に死滅させることが可能であるため，浸潤した腫瘍や再発した癌に対して適応が期待されている．
BNCT を実施するためには，強力な中性子源が必要で得られたことから，医療機関において BNCT の保険診療が開始された．

あり，これまでに研究用原子炉を用いた臨床研究が世界中

このように BNCT は研究用原子炉を用いた特殊な治療で実施されていた．最近では加速器を用いた中性子源が医から，加速器を用いた医療機関における一般的な治療とし療機器として，また，ホウ素薬剤が医薬品としての承認がて普及し始める第一歩を踏み出した．本稿では日本発の放* 連絡著者 (corresponding author) 京都大学複合原子力科学研究所 粒子線腫瘍学研究センター 粒子線医学物理学分野［〒590–0494 大阪府泉南郡熊取町朝代西 2–1010］
Division of Particle Radiation Medical Physics, Particle Radiation Oncology Research Center, Institute for Integrated Radiation
and Nuclear Science, Kyoto University, 2–1010 Asashiro-nishi, Kumatori-cho, Sennan-gun, Osaka 590–0494, Japan
E-mail: tanaka.hiroki.3e@kyoto-u.ac.jp117

医学物理 第 41 巻 第 3 号

射線医療技術としての BNCT の過去と現状そして未来について紹介する．
2.

研究用原子炉を用いた BNCT の歴史

BNCT の治療原理は 1936 年に物理学者 Locher によって考案され，世界で初めての臨床研究は米国のブルックヘブ
ン国立研究所の研究用原子炉を用いて 1951 年に悪性脳腫
瘍に対して行われた．それから米国においてマサチュー
セッツ工科大学の研究用原子炉を用いて臨床研究が行われたが，ホウ素薬剤及び中性子ビームの性能に課題があり，
治 療 成 績 が 悪 か っ た た め，1961 年 か ら 米 国 に お け る
BNCT 臨床研究は休止状態となった．この期間を第 1 世代
BNCT と位置付けることができる．
それから 1968 年に日本で初めて日立教育訓練用原子炉

Fig. 2

Schematic layout of heavy water neutron irradiation facility in Kyoto university research reactor

を 用 い て 悪 性 脳 腫 瘍 に 対 す る 臨 床 研 究 が 開 始 さ れ た．
1974 年には京都大学研究用原子炉，1977 年からは武蔵工

きた．2021 年 7 月現在で積極的に症例を重ねているのは業大学の研究用原子炉を用いて，臨床研究が開始された．

台湾の国立清華大学の研究用原子炉である．

1987 年には世界で初めて悪性黒色腫に対する BNCT が実施された．1990 年代まで日本で精力的に悪性脳腫瘍，悪3.

加速器を用いた BNCT に求められる要件

性黒色腫に対する臨床研究がすすめられ，良好な治療成績

BNCT の普及・発展を考えると，医療機関において加速が得られた．ここまで日本において発展した期間は第 2 世

器 BNCT システムがインストールされ，治療されることが代といえる．

望まれる．1990 年代から世界中の研究機関において様々な1990 年代には米国のブルックヘブン国立研究所，マサ方式による加速器 BNCT システムの設計検討が行われてきチューセッツ工科大で再開され，オランダのペッテン炉，

た．加速器 BNCT システムに求められる要件は加速器エネ

フィンランドの研究炉，日本原子力研究開発機構 4 号炉でルギー及び電流，中性子発生標的（以下，標的），標的で臨床研究が開始され，2000 年代にはチェコ，スウェーデの熱除去，標的のブリスタリング対策，BNCT に適した

ン，イタリア，アルゼンチン，そして 2010 年には台湾でエネルギーまで減速させためのモデレータである．

臨床試験が開始された．アルゼンチンの研究用原子炉を除

標的にはリチウム，ベリリウム，重金属が選択され，そき，1990 年代以降には熱外中性子源による臨床研究が実

れぞれの性能に従って入射する荷電粒子のエネルギー電流

施されてきた．これを第 3 世代と位置付けられる．

が決定される．それとともに，加速器が選定される．リチ

筆者が所属する京都大学複合原子力科学研究所は 1995

ウムを用いる場合，Li(p, n) 反応の断面積は 2.25 MeV 付

年に熱外中性子を取り出すことを目的として，重水中性子

近に共鳴領域があるため，これよりもエネルギーが若干高照射設備 1）を更新した．Fig. 2 に示すように更新後の特徴

い 2.5 MeV のエネルギーがよく選択される．発生する中としては，上下遮蔽扉を設けることで，原子炉を連続運転

性子の最大エネルギーは約 800 keV であることから，モデしている際中にも照射室に従事者及び患者が入室可能とな

レータが小さく，コンパクトなシステムになる．また，発り，BNCT 以外の利用実験を妨げることなく，次の患者

生するエネルギーが低いため，高速中性子による放射化はの治療を行えるようになった．また，重水の厚みを変化さ低い傾向にある．一方で，2.5 MeV の Li(p, n) の中性子生せることによって，様々な中性子スペクトルを供給でき成率は陽子 1 個あたり 1.5×10 − 4（個）であり，モデレー

る．カドミウムを用いて熱中性子を遮蔽することにより熱タを通過して BNCT に必要な熱外中性子束を得るために

外中性子ビームを取り出すことができるようになり，深部

は，10 mA 以上の陽子電流が必要となる．標的での入熱にある腫瘍に対しても適応可能となった．これまで臨床研が 25 kW 以上となるため，リチウムの融点 180°C を考慮

究の件数は 550 例を超えており世界で最も多い症例数であした，陽子ビームの拡大による熱負荷低減，また冷却水のる．また，悪性脳腫瘍，悪性黒色腫に加えて，非開頭下に圧力を上げることによる冷却効率の向上が必要となる．ま

おける悪性脳腫瘍，頭頸部癌，悪性胸膜中脾腫などに適応た，リチウム内における陽子の飛程が 0.23 mm と短いたが拡大されてきた．現在は臨床研究を行っていないが，め，ビーム輸送系の真空と冷却水との隔壁として自立して

BNCT の基礎研究に供されている．

使用することができない．そこで，バッキング材にリチウ

世界中で研究用原子炉を用いて BNCT の臨床研究が行

ムを蒸着するといった標的構造を構築している．バッキン

われてきたが，原子炉の運転を停止する施設が多くなって

グ材には陽子が材質内にとどまることによって生成するガ

118

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

Fig. 3

解説

Features of Accelerator-based BNCT System

スによる破壊（ブリスタリング）を防ぐために，水素を拡Ta(p, xn) 反応は陽子 1 個あたり 7.0×10 − 2（個）の中性子散しやすい金属が用いられる．現在 Pd, V などが使用されが発生し，必要な電流値は数 100 μA 程度である．また，ている．

核破砕反応であることから，比較的等方に中性子が発生

ベリリウムを用いる場合，入射する陽子エネルギーはし，90 度方向での中性子エネルギーは前方方向よりも低8–10 MeV, 30 MeV に分けられる．8–10 MeV の陽子入射くなる．しかしながら，標的の放射化が Be(p, n) 反応よりの場合，リチウム標的と同様に陽子飛程が 1 mm 以下とな

も 4 桁ほど高くなるため，標的の交換時などにおける操作るため，自立して使用することができないことから，バッに注意する必要がある．

キング材が必要となる．2 mA 以上の陽子電流で BNCT が以上の加速器 BNCT システムに求められる要件と性能実施可能な強度の熱外中性子束が得られている．BNCT のについて Fig. 3 にまとめた．下線にシステム開発する上でモデレータや構造材に使用される材質に対して，高エネル

考慮すべき項目を示した．

ギー中性子によるしきい反応よりも低いエネルギーの中性子であるため，放射化のレベルは低いことが特徴である．

4.

国内の加速器 BNCT システムの状況

30 MeV 陽子の Be(p, n) 反応による中性子生成率は陽子3 章で述べたように，様々なタイプの加速器 BNCT シス

1 個あたり 3.0×10 − 2（個）であり，Li(p, n) 反応よりもテムがあり，日本は世界に先駆けてシステムの構築が進ん

2 桁程度生成率が高い．一方で，生成する中性子エネル

でおり，重金属を除く 3 タイプのシステムについて，照射

ギーは前方方向で最大で 28 MeV であり，BNCT の治療で寝台を含めた実機がインストールされている．国立がん研求められるエネルギーの数 10 keV まで減速させるための究 セ ン タ ー に は 2.5 MeV, 12 mA（目 標 電 流 20 mA）のモデレータに工夫が必要となる．最大 28 MeV の高エネル

RFQ 型線形加速器とリチウム標的の組み合わせによるシ

ギー中性子をまず，1 MeV まで減速させるために，鉛やステム 2）, 3）がインストールされている．垂直ビームを採用

鉄といった比較的高い非弾性散乱断面積を有する物質を用しており，RFQ は地下 1 階に設置され，地下 2 階に照射室いる．さらに (n, 2n), (n, 3n) といった反応により，中性子が設定されている．地下 2 階には X 線治療装置の照射室とを生成しながら減速することができる．1 MeV 付近まで減コンクリート遮蔽を隔てて併設して設置されている．円錐

速したのちは，リチウム標的や，8–10 MeV の Be(p, n) 反上の標的構造にすることで，ワブリングによって広げられ

応と同様に熱外中性子まで減速させるための材質が用いらた陽子ビームの入熱をさらに軽減できる構造となっていれる．主にアルミ，フッ化物が用いられる．

る．照射中にリチウム標的の厚み減少による中性子ビーム

陽 子 エ ネ ル ギ ー が 高 い た め，標 的 中 の 飛 程 が 長 く，

強度の減少がみられるが，中性子強度の予測モデルを構築

30 MeV 陽 子 入 射 の 場 合 5.8 mm で あ り，標 的 の 厚 み をすることで，照射線量を制御している 4）．非臨床試験を経5.5 mm とすることで，冷却水と真空の間の隔壁として動て 2019 年 11 月には悪性黒色腫や血管肉腫といった表在性

作する．中性子発生に寄与しないエネルギーを残して冷却の腫瘍に対して第 I 相臨床試験が開始されている．

水中に入射するため，おおむねブラッグピークに相当する

筑波大学では 8 MeV, 2.1 mA（目標電流 5 mA）の RFQ

熱は標的に付与されず，熱負荷を軽減し，かつブリスタリ型線形加速器とドリフトチューブ線形加速器とベリリウム

ングを防ぐことができる．

標的によるシステムの開発が進められている．コリメータ

さらに陽子エネルギーを上げて，タンタルやタングステ

径 12 cm としたときの水ファントム中の熱中性子のピーク

ンといった重金属に入射することによって発生する核破砕

フラックスは 1.4×109(n/cm2/s) であり，BNCT の臨床を

中性子を用いた反応も用いられる．例えば 50 MeV 入射の行う上で十分な強度が得られている 5）, 6）．現在臨床試験を119

医学物理 第 41 巻 第 3 号

8 mA（目標値 15 mA）の陽子を加速するダイナミトロン
加速器を用いた中性子源の開発が名古屋大学において進められている 11）．
それぞれのシステムの詳細については参考論文を参照いただきたい．
5.

おわりに

本文では述べなかったが，海外での加速器 BNCT の開発状況を俯瞰することで，日本における加速器 BNCT シ
ステムの開発状況が世界に先駆けて進んでいることを示す
ことができる．米国の Neutron Therapeutics 社が回転リチウム標的と 2.5 MeV, 20 mA の静電加速器の組み合わせ
Fig. 4

Schematic layout of cyclotron-based epithermal
neutron sourceによるシステムをフィンランドのヘルシンキ大学病院に設置し，臨床試験を開始する予定である．その他，中国でリチウム標的と 2.5 MeV，目標電流 10 mA タンデム加速器，

開始するための準備が進んでいる．

また韓国ではベリリウム標的と 10 MeV，目標電流 8 mA

30 MeV, 1 mA の陽子サイクロトロンとベリリウム標的

線形加速器によるシステムの検討，開発が進められていの組み合わせによるシステムは京都大学複合原子力科学研る．また，アルゼンチンではベリリウム標的と重陽子の組究所と住友重機械工業株式会社によって開発が進められてみ合わせによるシステムが検討されているが，臨床試験をきた．モデレータの概略図を Fig. 4 に示す．鉛及び鉄

7）
, 8）

行うまでには時間を要すると考えられる．

で高速中性子を減速し，アルミニウムとフッ化カルシムを2020 年代以降は加速器 BNCT の臨床が開始されたこと通過させることで，熱外中性子を形成する．国立がん研究から第 4 世代と位置付けることができる．日本は世界に先センター及び筑波大学のシステムはフッ化マグネシウムを行して加速器 BNCT システムの開発が進んでおり，また用いており，それに比べて熱外中性子のエネルギーが若干様々なタイプのシステムが構築されている．次の第 5 世代

高く設定されている．アルミニウムは 27 keV に散乱断面にはシステムの性能の比較が行われシステムの最適化がな

積の谷があるため，そのエネルギー付近の中性子が通過しされることが予想される．その際には線量測定，評価方法てコリメータまで導かれる．熱外中性子のエネルギーが高などの統一化，標準化が必要であり，それがワールドスタ

いことで，深部方向の腫瘍線量を増加させる効果がある．

ンダードとなることが期待される．

2008 年にシステムがインストールされてから，線量測定，非臨床試験が実施され，2012 年に大阪医科大学と共同で再発悪性神経膠腫に対して世界で初めてとなる加速器
BNCT による第 I 相臨床試験が開始された．ステラファー
マ株式会社製のホウ素薬剤を組み合わせて臨床試験は実施された．また，2014 年には川崎医科大学と共同で頭頸部癌に対する第 I 相臨床試験が開始された．2016 年から同システムが設置された南東北 BNCT 研究センター 9）と共同
で再発悪性神経膠腫の第 II 相臨床試験が開始され，同年からは南東北 BNCT 研究センターにおいて頭頸部癌の第II 相臨床試験も開始された．2017 年には先駆け審査指定制度の対象品目に指定され，臨床試験の結果をもとに，企業から 2019 年 10 月に承認申請が行われ，2020 年 3 月に切除不能な局所進行または局所再発の頭頸部癌に対して医療機器及び医薬品の製造販売承認が得られた．
2020 年 6 月からは同システムが設置されている南東北
BNCT 研究センターと関西 BNCT 共同医療センター 10）において切除不能な局所進行または局所再発の頭頸部癌を対象とした BNCT の保険診療が開始された．
上 記 3 シ ス テ ム 以 外 に も，リ チ ウ ム 標 的 と 2.8 MeV,
120

参考文献
1） Sakurai Y, Kobayashi T: Characteristics of the KUR
heavy water neutron irradiation facility as a neutron irradiation ﬁeld with variable energy spectra. Nucl. Instr.
and Meth. A 453: 569, 2000
2） Nakamura S, Imamichi S, Masumoto K, et al: Evaluationof radioactivity in the bodies of mice induced by neutron
exposure from an epi-thermal neutron source of an accelerator-based boron neutron capture therapy system. Proc.
Jpn. Acad. Ser. B Phys. Biol. Sci. 93: 821–831, 20173） Nakamura S, Igaki H, Okamoto H, et al.: Dependence ofneutrons generated by 7Li(p,n) reaction on Li thickness
under free-air condition in accelerator-based boron neutron capture therapy system employing solid-state Li target. Physica Medica 58: 121–130, 20194） Nakamura S, Igaki H, Ito M, et al: Neutron ﬂux evaluation model provided in the accelerator-based boron neutron capture therapy system employing a solid-state lithium target. Sci. Rep. 11: 8090, 2021
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6） Kumada H, Matsumura A, Sakurai H, et al.: Project forJpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

the development of the linac based NCT facility in University of Tsukuba. Appl. Radiat. Isot. 88: 211–215, 2014
7） Tanaka H, Sakurai Y, Suzuki M, et al.: Characteristics
comparison between a cyclotron-based neutron source
and KUR-HWNIF for boron neutron capture therapy.
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 267: 1970–1977,
20098） Tanaka H, Sakurai Y, Suzuki M, et al.: Experimental veriﬁcation of beam characteristics for cyclotron-based epithermal neutron source（C-BENS）. Appl. Radiat. Isot. 69:
1642–1645, 20119） Kato T, Hirose K, Tanaka H: Design and construction ofan accelerator-based boron neutron capture therapy（AB-

著者紹介

田中

解説

BNCT） facility with multiple treatment rooms at theSouthern Tohoku BNCT Research Center. Appl. Radiat.
Isot. 156: 108961, 2020
10） Hu N, Tanaka H, Yoshikawa S: Development of a dose
distribution shifter to ﬁt inside the collimator of a Boron
Neutron Capture Therapy irradiation system to treat superﬁcial tumours. Physica Medica 82: 17–24, 2021
11） Watanabe K, Yoshihashi S, Ishikawa A, et al.: First experimental veriﬁcation of the neutron ﬁeld of Nagoya
University Accelerator-driven neutron source for boron
neutron capture therapy. Appl. Radiat. Isot. 168: 109553,
2021

浩基（たなか・ひろき）（現職名）京都大学複合原子力科学研究所
教授（専門分野）医学物理学，放射線工学．
特にホウ素中性子捕捉療法の加速器中性子源，放射線検出器の開発に従事．サ
イクロトロン加速器とベリリウムター
ゲットを組み合わせた世界初となる加速器ホウ素中性子捕捉療法システムの開発を行い，その応用研究に取り組ん
でいる．

121

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 122–126 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同シンポジウム 3：日本発の放射線医療技術―過去と未来―

日本発の荷電粒子線治療技術
白井敏之 *
量子科学技術研究開発機構

量子医科学研究所

物理工学部

Charged Particle Therapy Technologies Originated in Japan
Toshiyuki SHIRAI*

Department of Accelerator and Medical Physics, Institute for Quantum Medical Science, National Institutes for Quantum Science and Technology

A charged particle therapy was proposed by Robert R. Wilson in 1946 and a clinical study of proton radiotherapy had been started
at Lawrence Berkeley National Laboratory in 1954. Clinical studies have been promoted mainly in the United States and Europe.
However, in Japan as well, the University of Tsukuba (KEK Campus) and the National Institute of Radiological Sciences (NIRS)
started proton radiotherapy around 1980, and NIRS started carbon-ion radiotherapy in 1994. Following pioneering clinical studies,
now in Japan, many proton and carbon-ion radiotherapy facilities are in operation, and some vendors are supplying equipment.
Among them, charged particle therapy technologies originating in Japan have been developed, such as a respiratory-gated irradiation technology, a spot scanning irradiation technology, and a clinical dose design for ion radiotherapy. I look back on them and discuss the future direction of research and development of the charged particle therapy.
Keywords: proton radiotherapy, carbon-ion radiotherapy, spot-scanning, respiratory gating, clinical dose design

1.

はじめに

本シンポジウムのテーマであった日本発の放射線医療技術を開発することは，その分野における日本の国際的な貢献であるだけでなく，それが国内メーカーによって製品化されることにより，国内ユーザーの要望の実現や，研究成Table 1
1938 年
1946 年
1954 年果の社会実装につながるという意味で，我々コミュニティ

1961 年にとっても非常に重要なことである．特に，医療機器分野

1975 年

では，日本発の技術が少ないと言われてきたが，最近では輸出金額が 1 兆円を超え，少しずつ増加している 1）．そのなかで，本稿のテーマである荷電粒子線治療の分野は，日本発の技術があり，国内メーカーもあって，将来的に可能性のある分野といえる．
粒子線による放射線治療は，長らく速中性子線治療がリードしてきたが，荷電粒子線による放射線治療の歴史も，原 子 核 物 理 学 者 で あ っ た Robert R. Wilson に よ る1946 年の提案に遡る 2）．Table 1 に示すように，米国の1979 年
1983 年
1990 年
1994 年
1998 年2009 年
2010 年

History of charged particle radiotherapy

速中性子治療の臨床研究の開始（ローレンス・バーク
レー研究所）
米国の物理学者 R.R. ウィルソンが陽子線治療を提唱
陽子線治療の臨床研究の開始（ローレンス・バーク
レー研究所）
陽子線治療の本格的臨床研究の開始（マサチューセッ
ツ総合病院）
重粒子線治療の臨床研究の開始（ローレンス・バーク
レー研究所）
陽子線治療の国内臨床研究の開始（放医研）
陽子線治療の本格的国内臨床研究の開始（筑波大学粒
子線医科学センター）
病院設置型陽子線治療装置の運用開始（ロマリンダ大学）
重粒子線治療の本格的臨床研究の開始（放医研）
病院設置型陽子線治療装置の運用開始（国立がん研究センター東病院）
病院設置型炭素線治療装置の運用開始（ハイデルベル
ク大学）
病院設置型炭素線治療装置の運用開始（群馬大学）

ローレンス・バークレー研究所が世界で初めて荷電粒子線治療の臨床研究を開始したが（陽子線治療：1954 年，重レンス・バークレー研究所から遅れたとはいえ，当時は世粒子線治療：1975 年），国内における臨床研究も，陽子線界でも荷電粒子線治療に取り組む病院の数は極めて限られ治療が 1980 年前後に放射線医学総合研究所（以下，放医ており，これらの施設では多くの新しい技術が開発され研，現量子科学技術研究開発機構）と筑波大学で，炭素線た．一般的に，地理的・言語的な壁から，日本で開発され治療が 1994 年に放医研で開始された 3）, 4）．時間的にはローた技術が，海外に知られ，国際的に広く使われるようにな*

連絡著者 (corresponding author) 量子科学技術研究開発機構 量子医科学研究所 物理工学部［〒263–8555 千葉市稲毛区穴川4–9–1］
Department of Accelerator and Medical Physics, Institute for Quantum Medical Science, National Institutes for Quantum
Science and Technology, 4–9–1 Anagawa, Inage-ku, Chiba-shi, Chiba 263–8555, Japan
E-mail: shirai.toshiyuki@qst.go.jp

122Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説るためには，時間が必要となることから，本稿ではこの 3

ね塗りをすることで，体幹部の呼吸性移動を伴う臓器にもつの「日本初」の施設から，世界につながる「日本発」の照射可能となった．放医研（現 QST 病院）では，この装技術を見ていくことにする．また，本稿の最後では，荷電置による治療患者数が累計 5,000 人近くになっており，こ粒子線治療用加速器の分野における日本発の技術についての実績を元に，国内メーカーによる最近の炭素線治療装置も若干触れる．

には，高速 3 次元スキャニング照射装置が採用され，輸出2.

放医研における陽子線治療

放医研では速中性子線治療に使用していた 70 MeV サイ

機器にも実装されている．今後も照射時間の短縮化に向け，スキャニング照射装置の高速化と高線量率化の研究開発が進むと思われる．

クロトロンがあったことから，これを陽子線治療に転用し

3.

て 1979 年から Fig. 1 に示す治療室において臨床試験を開

筑波大学における陽子線治療始した．ビームエネルギーが限られていたため，臨床試験

高エネルギー加速器研究機構 (KEK) では，1970 年代よは表在性腫瘍に限って実施され，後に述べる HIMAC プロ

り高エネルギー物理研究用の 12 GeV 陽子シンクロトロン

ジェクトが開始されたことから 1984 年に終了した．このが稼働していたが，その入射器の 500 MeV ブースターシ

施設の技術面の特徴は，Kanai らが世界で初めてスポット

ンクロトロンのビームを利用して，筑波大学は 1983 年か

スキャニング照射法を実用化したところにあった 6）．当時

ら Fig. 2 に示す治療室において陽子線治療を開始した．

の照射技術は散乱体を用いる照射法か，ラインスキャニン

2000 年までに約 700 名の患者に対して臨床試験が実施されグ照射法であったが，低エネルギー陽子ビームを最大限にている．この施設の技術面の特徴は，世界で初めて粒子線活用するために，スポット毎に線量管理を行うスポットス

治療における呼吸同期照射法と垂直照射装置を実用化した

キャニング照射法が開発された．

ことにある 9）．ブースターシンクロトロンは，50 ミリ秒でその後，スポットスキャニング照射技術は，海外の施設

加減速できる加速器であったため，呼吸センサーを用いるで改良され，当初に比べると線量率も向上して，現在ではことで，患者の呼吸タイミングに合わせて加速・照射する

陽子線治療の主要な照射技術の一つとなっている．また，ことができた．また，当時ウプサラ大学や Massachusetts

スポットスキャニング照射は，治療計画装置の高度化や，General Hospital (MGH) な ど の 陽 子 線 治 療 施 設 で は，

回転ガントリーの実用化と合わせて，現在の粒子線治療の200 MeV 以下の陽子線を使用して頭頚部腫瘍の治療が主

キーテクノロジーの一つである強度変調粒子線治療流であったのに対し，筑波大学では 250 MeV の陽子線が(IMPT) の実用化に貢献している．一方，これを開発した

使用可能であったことから，呼吸同期照射を用いて肝臓が放医研は，HIMAC ではスポットスキャニング照射を採用

んなどの体幹部の深部臓器の治療に取り組み，大きな成果しなかったものの， C ビーム 3 次元スポットスキャニンを得た 10）．この成果は，この後の日本の粒子線治療の流グ照射装置など技術開発を継続し，2011 年に放医研に完れを作ったといえる．

11

成した新しい治療棟において，Furukawa らが高速炭素線

KEK ブースターシンクロトロンのような高速な加速は，

3 次元スキャニング照射装置を実用化した ．この装置は
7）

1,000 スポット（約 6 cm×6 cm）の照射面（1 スライス）を，
0.1 秒程度で照射することができるため，従来からの頭頚部や前立腺腫瘍の照射を高速に実施できるだけでなく，重Fig. 2
Fig. 1

Proton spot scanning irradiation system and thetreatment room (upper right) at NIRS cyclotron5）

Medical beam line at KEK Booster Synchrotron
Utilization Facility (left) and the treatment roomwith vertical irradiation port of Proton Medical Research Center, University of Tsukuba (right)8）123

医学物理 第 41 巻 第 3 号

粒子線治療用加速器では不可能であったが，Hiramoto やTomizawa らは，シンクロトロン加速器の RF-KO 電極に印加する高周波共振電場を ON/OFF することで，容易にトリガーに合わせて照射ビームを制御できることを示した 11）, 12）．この成果を受けて，Minohara らは放医研において炭素線の呼吸同期照射を実用化した 13）．現在の国内メー
カーの粒子線治療装置は呼吸同期照射機能を有しており，
日本製装置のひとつの特徴となっている．
一方，正確に呼吸同期タイミングを計る呼吸センサーの開発も重要な研究テーマであった．筑波大学や放医研の呼吸センサーは，体表の動きをモニターするものであった
が，光子線治療装置で開発された透視 X 線による動体追跡技術を，粒子線治療の呼吸同期照射に応用する研究が行わ
れている

14）

．陽子線治療では北海道大学と日立製作所のグループが，炭素線治療では放医研と東芝のグループがこFig. 3 Bird view of HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator
in Chiba) and the treatment room B for carbon-ion
radiotherapy (lower left)

れを実用化し，治療装置に組み込んでいる 15）, 16）．これも，筑波大学に始まる研究の流れに沿ったものであり，AI 画像処理技術との相性が良いこともあって，今後もさらなる高度化の研究開発が期待される．
4.

放医研における炭素線治療

放医研 HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba)
は 1994 年に，世界でローレンス・バークレー研究所に次いで 2 番目，国内で最初の炭素線治療施設として Fig. 3 に示 す 治 療 室 に お い て 臨 床 試 験 を 開 始 し た．放 医 研（現QST 病院）ではこれまでに 13,000 人以上の患者に治療をFig. 4

実施している 17）．この経験から，炭素線治療のプロトコ
ルだけでなく，装置技術・計画技術・QA 技術が確立し，Schematic view of a single room carbon-ion radiotherapy system with superconducting synchrotron
with 7 m diameter and the rotational gantry with
7 m length

その結果，兵庫県立粒子線医療センターをはじめとする国
内 7 施設が稼働するとともに，国内メーカーによって海外

この技術を発展させて，Inaniwa らは強度変調照射技術にも輸出されている．また，国内では，2003 年からは先によって複数のイオン種を照射することで，低酸素など腫進医療として認可され，2016 年からは一部疾患が保険診

瘍状態に合わせて，臨床線量だけでなく生物効果（実際に療として治療が実施されている．

は LET）を処方するマルチイオン治療計画法を提唱しHIMAC で開発された日本発の治療技術の中で重要なものとして，炭素線治療計画技術，特に臨床線量設計がある．
炭素線は生物効果が高いため，その生物効果を考慮した治療計画が不可欠である．しかも，炭素イオンは体内で減速た 21）．QST 病院では，この治療法の臨床試験を計画している．
5.

粒子線治療用加速器

してエネルギーが変化するとともに，核反応をおこして他1970 年代から 80 年代にかけて，国内では原子核・素粒の原子核に変換するため，さまざまなイオン種・エネル

子研究向けに，KEK の陽子シンクロトロン，東大核研のギーに対する生物効果を考慮する必要がある．放医研で重イオンシンクロトロン，理研のサイクロトロンが相次いは，Kanai らが生物実験データや速中性子線治療の臨床で建設され，そうした研究用加速器の技術を元に粒子線治データをもちいて臨床線量を定めた

18）．さらに，肺腫瘍

療施設の加速器が建設されてきた．そのなかでも，超伝導の治療データからこの臨床線量設計の妥当性も検証してい電磁石技術は，国内に研究グループ，線材メーカー，コイ

る 19）．後に，これは Inaniwa らによって，マイクロドシ

ルメーカーがあり，加速器や核融合分野において世界的に．この日重要な役割を果たしてきた．この技術を使って QST 病院

本方式の臨床線量設計は，国内の臨床実績をもとに，国内では世界初の超伝導炭素線回転ガントリーを実用化し外の治療計画装置メーカーに技術移転され，最近の炭素線

た 22）．これは，液体ヘリウムを使用せずに冷却し，1 分で治療計画装置では標準となっている．

励磁が可能な超伝導電磁石の開発が鍵となっており，海外メトリーの考え方によって再定義されている

124

20）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

では未だ実用化できていない．
この超伝導電磁石技術を活かして，新しい日本発の粒子線治療用加速器が開発されている．陽子線治療の分野では，Aoki らは軌道が同心円でなく，偏芯したビーム軌道を実現することで，エネルギー可変陽子線超伝導サイクロ
トロンを提唱した 23）．これは，シンクロトロンとサイク
ロトロンの長所を併せ持つことから，直径 2.7 m と小型で，大線量率照射やエネルギー可変照射が可能であり，減速装置が不要であるため残留放射能の少ないクリーンな加速器である．炭素線治療の分野では，Mizushima らが直径 7 mの炭素線超伝導シンクロトロンを提唱した 24）．これは，炭素線回転ガントリーで開発した超伝導電磁石を高度化することで，シンクロトロンの超伝導化を図るものである．この技術により，Fig. 4 に示す 30 m×15 m 程度のシングル
ルーム炭素線治療装置を構築でき，QST 病院ではこの実証機の建設を検討している．
また，日本では超短パルスレーザーを薄膜にあてて，そこで生じるプラズマ電場を用いてイオンを加速する研究開発が行われてきた．これは Tajima らが提唱した加速原理に基づくもので，理論上加速電場が従来の加速器より 100
万倍大きくなるため，非常にコンパクトで軽量な加速器が実現できる 25）．QST 関西研では，超短パルス高強度レー
ザーシステム J-KAREN を用いて，陽子線を 43 MeV 程度
まで，炭素線を核子当たり 5 MeV 程度まで加速しており，
現在は JST 未来社会創造事業大規模プロジェクト型の支援のもと，炭素線シンクロトロンの入射器として使用できるレーザー駆動イオン加速器のプロトタイプ機を QST 関
西研に建設して，実証実験に取り組んでいる．
6.

最

後

に

粒子線治療の分野においては，光子線治療装置で開発された IGRT などの技術の導入が重要な課題となっているが，スポットスキャニング照射や呼吸同期照射，炭素線治療の臨床線量設計など，日本発の技術が存在し，現在もそれを発展させる研究開発が継続されている．この分野においても，国際的な競争は激しいものがあるが，今後も産学連携による，日本発の粒子線治療技術の創出が望まれる．
付記
本稿は第 121 回日本医学物理学会学術大会（2021 年 4 月
横浜市）にて発表された．本稿に関連し，開示すべき利益
相反関係にある企業はない．
参考文献
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20） Inaniwa T, Kanematsu N, Matsufuji N, et al.: Reformulation of a clinical-dose system for carbon-ion radiotherapy
treatment planning at the National Institute of Radiological Sciences, Japan. Phys. Med. Biol. 60: 3271–3286,
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with dose and linear energy transfer optimization. Phys.
Med. Biol. 62: 5180, 2017, doi:10.1088/1361-6560/aa68d7
22） Iwata Y, Noda K, Shirai T, et al.: Design of a superconducting rotating gantry for heavy-ion therapy. Phys. Rev. STAB

125

医学物理 第 41 巻 第 3 号

15: 044701, 2012, doi:10.1103/PhysRevSTAB.15.044701
23） Hae T, Aoki T, Hori C, et al.: Study on slow extraction
system in cotangential trajectory accelerator. Proc. of
PASJ: 214–217, 201924） Mizushima K, Shirai T, Iwata Y, et al.: Design of a super-

著者紹介

白井

敏之（しらい・としゆき）（現職名）量子科学技術研究開発機構
量子医科学研究所 物理工学部 部長
千葉大学大学院理学研究院 客員教授
（専門分野）加速器科学，ビーム物理学，
医学物理学
現在は主に重粒子線がん治療装置の開発を行うとともに，千葉大学において放射線物理学の講義を行っている．

126

conducting synchrotron for heavy-ion radiotherapy. Proc.
of PASJ: 1243–1245, 201725） Tajima T, Dawson JM: Laser electron accelerator. Phys. Rev.
Lett. 43: 267–270, 1979, doi:10.1103/PhysRevLett.43.267

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 127–133 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
合同市民公開講座

福島第一原発事故から 10 年
―世界の専門家による影響予測は正しかったか？―
保田浩志 *
広島大学原爆放射線医科学研究所

Ten Years from the Fukushima Daiichi Nuclear Accident: Were the Predicted Effects
Reported by Worldwide Experts Correct?
Hiroshi YASUDA*

Research Institute for Radiation Biology and Medicine, Hiroshima University

Since the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident (hereinafter referred to as the Fukushima Daiichi accident )occurred in March 2011, many experts around the world have conducted the assessments on radiation doses and health effects
attributed to the Fukushima Daiichi accident. During the months soon after the accident while the state of the nuclear reactor was
not accurately grasped, the radiation exposure of the residents was estimated based on the predicted environmental behavior ofvarious radionuclides. However, there were signiﬁcant differences in the estimated doses and effects presented by different
researchers and research institutes. As investigations on the causes and progress of the Fukushima Daiichi accident have progressed in last 10 years, now we know better the situation and consequence of the accident. In this article, the contents of relevant
papers and reports published during the three years（–2014）after the Fukushima Daiichi accident are brieﬂy reviewed and thencompared with the relatively new scientiﬁc information obtained in 2015 or later. Through these analyses, the author tries to lookback on how correct or incorrect the initial estimates were.
Keywords: Fukushima Daiichi accident, dose assessment, health effects, residents, evacuee, UNSCEAR

1.

はじめに

損を防ぐために人為的に行われたベント操作等に伴い，大量の放射性物質が大気中に放出された．また，メルトダウ

2011 年 3 月 11 日 14 時 46 分に宮城県沖で発生した大規ンによって核燃料が格納容器を突き抜けて地下に拡がり，模な地震とその約 1 時間後に福島県の太平洋沿岸を襲った

地下水に到達して，多くの放射性核種が海洋へ流出した．

津波の影響で，福島県沿岸にあった東京電力福島第一原子放射能の海洋放出はその後も数年間続いた．

力発電所（以下「福島第一原発」という）では，交流電源

一方，大規模な自然災害や事故がもたらした混乱のなかの喪失によって原子炉の冷却ができなくなり，3 つの原子にあって，放射性物質の環境中への放出や拡散に関して収炉（1〜3 号機）では炉心溶融（メルトダウン）が発生して，集・記録できたデータは限られていた．大気中への放射能

後に国際原子力事業評価尺度 (INES) で最上位のレベル 7

放出の状況を示すデータとしては，福島第一原発のサイトに位置づけられる深刻な原子力事故を引き起こした 1）．

内でのモニタリングデータや近隣自治体が設置していた空

まず，地震発生から約 1 日後の 3 月 12 日 15 時 36 分に，間モニタのデータがあるが，地震の影響で電力供給が途絶

冷却水位が低下した 1 号機で水素爆発が発生，同機の建屋えて停止していたものも多く，特に事故発生から 4 日間ほが大破した．3 号機ではバッテリーにより 3 月 13 日まで注

ど（〜3 月 15 日）の肝要なデータが多くの場所で欠損して水を継続できていたものの，やがて中断，3 月 14 日 11 時いた．このことが，事故初期の放射性プルームの空間的拡

1 分に水素爆発を起こして建屋の上部が大破した．2 号機

がりや短半減期核種がもたらした被ばく線量の評価においでは，水素爆発は起こらず建屋は維持されたが，格納容器て大きな不確かさをもたらすこととなった．

が高圧によって破損した．４号機でも 3 号機から漏れ出た
水素によって 3 月 15 日早朝に水素爆発が起こり，建屋が損傷を受けた．これらの爆発や破損，そして圧力容器の破2.

国連科学委員会 (UNSCEAR) による初期の予測

事故発生から数日〜数ヶ月の間，関連分野の多くの研究* 連絡著者 (corresponding author) 広島大学原爆放射線医科学研究所線量測定評価研究分野［〒734–8553 広島市南区霞 1–2–3］

Department of Radiation Biophysics, Research Institute for Radiation Biology and Medicine, Hiroshima University, 1–2–3
Kasumi, Minami-ku, Hiroshima 734–8553, Japan
E-mail: hyasuda@hiroshima-u.ac.jp

127

医学物理 第 41 巻 第 3 号

者が，限られた実測データや推定される原子炉の状態（温れている．そして，当該分野の専門家による入念な検討を度，圧力，ベントの影響等）に基づいて，福島第一原発事

経て，公衆被ばく等の評価に用いるソースタームには，日故のソースターム（どのような放射性核種がどのタイミン

本の寺田らの推定値 5）が科学的に最も信頼できるとの判定

グでどれだけの量放出されたか）を早急に明らかにしようを下し，131I については 120 PBq, 137Cs については 9 PBqと試みた．しかし，それらの評価結果には，情報の不足やを大気への総放出量として採用し，WMO の協力の下，大不確かさのために，研究者や研究機関の間で大きな違いが

気拡散・沈着のモデルシミュレーションを行った．

見られた．例えば，事故から約 10 日後の 2011 年 3 月 22 日

UNSCEAR では，大気中に放出された放射性核種が公に，フランスの放射線防護原子力安全研究所 (IRSN) は，衆にもたらす被ばく線量の評価を，外部被ばく・呼吸器か

福島第一原発から大気中へ放出されたヨウ素 131( I) の放らの吸入・経口摂取という 3 つの経路に基づいて実施した

射能量は 90 PBq, セシウム 137(137Cs) は 10 PBq と推定さ(Fig. 1)．具体的には，住民を年齢によって 3 つのグルー131で報告した．一方，同日にオーストラリ

プに区分し，各グループについて，事故発生から 1 年間，

アの気象地球力学中央研究所 (ZAMG) は，131I の大気放出

10 年間及び 80 歳までの 3 つの期間における実効線量とい

量は 400 PBq,

くつかの組織（甲状腺，骨髄線量及び女性の乳房）の吸収れるとウェブ上2）

137

Cs は 33 PBq であるとの推定結果 3）を報線量を計算した．

告している．
このような，福島第一原発事故の影響について様々な情事故初期に相当の被ばくをもたらしたと推察されるが実報や推測が飛び交うなか，原子放射線の影響に関する国連

測データが少なかった短半減期核種（132I や 132Te 等）の寄

科学委員会（United Nations Scientiﬁc Committee on the

与については，後日（事故発生から 3〜4 カ月後）測定さEffects of Atomic Radiation, 以下通称である「UNSCEAR」

れた比較的半減期の長い核種（134Cs や 137Cs 等）の地表沈という）は，2011 年 5 月の年次総会において，当該事故

着量データと，CTBTO のモニタリングステーションで実に関する多くの情報を収集・分析して，被ばく線量や健康測された詳細な放射性核種濃度，そして，大気拡散・沈着

影響についての信頼に足る科学的見解を 2 年間で報告書にのモデルシミュレーション結果等を組み合わせることで推とりまとめる計画を立て，国連加盟国の専門家約 80 名を定した．そして，上記の過程を経て推定された空間線量率集めた体制を構築し，2011 年末から執筆作業を開始した．

と，自治体等が把握していた避難の記録や各市町村の人

これには，国際原子力機関 (IAEA)，世界保健機関 (WHO)，口，当時市場に出回っていた食品の種類・量・平均摂取量

世界気象機関 (WMO)，国連食糧農業機関 (FAO)，包括的と Ge 半導体検出器等で測定された代表的な食品の放射能

核実験禁止条約機関 (CTBTO) 準備委員会等の国連専門機

濃度に基づき，住民の被ばく線量を推定した．

関の専門家も協力した．そして，事故から約 2 年の間に学まず，避難区域を除いた福島県及び近隣県において，事術誌等に掲載された論文や政府機関等が作成した報告書等

故から 1 年間に各自治体の住民が受けた実効線量の分布の情報に基づき，福島第一原発事故の放射線影響に関するを，線量レベルで色分けして，Fig. 2 に示す．自治体毎の評価結果を UNSCEAR2013 年報告書 4）（以下「2013 年報

平均線量では福島市と二本松市が高かったことがわかる

告書」という）としてとりまとめ，2014 年 4 月に刊行した．

が，線量レベルとしては年間 4 mSv 程度である．次に，その 2013 年報告書では，関連する情報を広く収集・整乳幼児の甲状腺の線量の分布を色分けして Fig. 3 に示す．

理した結果として， I の大気中への総放出量は 100〜

実効線量の場合と違い，いわき市が最も高く，50 mGy を

500 PBq,

超える線量になったと推定された．

131

137

Cs の層放出量は 6〜20 PBq の範囲にあるとさFig. 1

128

Task ﬂow of the UNSCEARʼs assessment of the public doses in the 2013 ReportJpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説

Fig. 2 The district average effective doses in the ﬁrst year following the accident for adults living in/near Fukushima Prefecture4）(Reproduced by permission of UNSCEAR)

Fig. 3The district average absorbed doses to the thyroid in the ﬁrst year following the accident for 1-year-old infants living in/near Fukushima Prefecture4）(Reproduced by permission of UNSCEAR)

避難した住民の被ばく線量については，20 km 圏内の予防的避難区域とその外の北西方向に拡がった放射線レベルもあり，甲状腺がんが生じるリスクは小さいものの，低いとはいえない線量になった (Table 2)．

の高い計画的避難地域で区分し，避難パターンが異なるグ

UNSCEAR は，2013 年報告書で，事故から 10 年間及びループ毎に推定されている．その結果，実効線量では，避住民が 80 歳になるまでの長期間の予測も行い，2 年目以後

難していない住民よりは高いものの，10 mSv 前後でとの累積線量の増加はほとんどが放射性 Cs からの γ 線によなった (Table 1)．避難住民が受けた甲状腺の線量についる外部被ばくによってもたらされると推測した．そして，ては，乳幼児では 80 mGy を上回ると推定されたグループ

これらの線量の評価結果や予測値に基づいて，公衆の健康
129

医学物理 第 41 巻 第 3 号

Table 1

Estimated effective doses of the evacuees in one year after the accident4）
Settlement-average effective dose (mSv), ﬁrst year
（一年目の地区平均実効線量，mSv）

Precautionary evacuated（予防的避難地区）

Age group

Before and during At the evacuation
evacuation
destination

Deliberately evacuated（計画的避難地区）

First year total

Before and during At the evacuation
evacuation
destination

First year total

Adults

0–2.2

0.2–4.3

1.1–5.7

2.7–8.5

0.8–3.3

4.8–9.3

Infant0–3.3

0.3–7.5

1.6–9.3

4.2–12

1.1–5.6

7.1–13

Table 2Estimated thyroid doses of the evacuees in one year after the accident4）
Settlement-average absorbed dose to the thyroid (mGy), ﬁrst year
（一年目の地区平均甲状腺線量，mGy）

Precautionary evacuated（予防的避難地区）

Age group

Before and during At the evacuation
evacuation
destination

Deliberately evacuated（計画的避難地区）

First year total

Before and during At the evacuation
evacuation
destination

First year total

Adults0–23

0.8–16

7.2–34

15–28

1–8

16–35

Infant

0–46

3–49

15–82

45–63

2–27

47–83

Table 3

Estimates of 131I and 137Cs released to the atmospherepublished in 2014 or later in comparison with thevalues employed in the UNSCEAR 2013 Report4）
AuthorTerada et al.5）(employed in the UNSCEAR
2013 Report)
Achim et al.6）
Winiarek et al.7）
Katata et al.8）
Yumimoto et al.9）
Kim et al.10）
Terada et al.11）

Year ofpublication

Table 4

Total release
［PBq］
131

I

137

Cs

2012

120

9

2014
2014
2015
2016
2017
2020

400
̶
151
̶
754
120

11
12–19
15
8
29
10

影響について以下のように結論づけている．

Estimated external dose levels of the residents inFukushima Prefecture due to the Fukushima Daiichi
accident for the initial 4 months (as of 31 March
2020)12）
Dose level

Percentage

External exposure (n＝475,190)＜1 mSv＜2 mSv＜5 mSv
5–25 mSv

62.20%
93.80%
99.80%
0.2%

Internal exposure(n＝344,565)＜1 mSv

99.9%

解 か を 判 断 し 難 い と い う 問 題 は 依 然 と し て 大 き い が，・事故により日本の人々が受けた線量は概して低い；2013 年報告書が刊行された後に学術誌に発表された論文・線量が最も高いケースで，生涯リスクの増加は〜0.1%

等のデータを俯瞰することで，UNSCEAR の推定値が信である；

頼できるものか否かを判定してみたい．
まず放射性物質の大気放出に係るソースタームについ・よって，発がん率や遺伝性影響に識別できる増加は予測されない；て，UNSCEAR が 2013 年報告書で採用した寺田らの値 5）・先天性異常の増加も予測されない；と，2013 年報告書が刊行されて以後に学術論文 6）〜11）で発・ただし，最も高い線量を受けた小児の甲状腺がんリス表された値を Table 3 に示す．UNSCEAR の採用値は，少クには理論上増加する可能性がある．
3.

UNSCEAR の予測は正しかったか？

なくとも 137Cs については妥当であったと言える．一方，
131

I を含む短半減期核種の放出量については，いまだに数倍の不確かさがあることは否めない．

では，UNSCEAR が 7 年以上前に提示した上記の見解

住 民 の 推 定 線 量 の 妥 当 性 は，事 故 発 生 か ら 3 カ 月 後

等は正しかったのだろうか．福島第一原発事故では，発生（2011 年 6 月）に開始された福島県の県民健康調査で得ら直後のモニタリングデータ等が不足しているため，何が正れた結果との比較で判断することが可能である．まず外部

130Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説

Fig. 4

Geographic details of the highest-dose, high-middle-dose, middle-dose, low-middle-dose, and lowest-dose areas, according to the ﬁrst 4-month external radiation doses estimated by the Fukushima Health Management Survey12）, 13）

Table 5Characteristics of the subjects investigated and adjusted relative risks (RRs) with 95% conﬁdence intervals (CIs) regarding thyroid cancers of children in Fukushima Prefecture13）
Group (see Fig. 4)

Variable

A

B

C

D

E

52,69344,74344,87567,89331,628Age at the accident［y］, mean

8.3

8

8.2

7.9

7.6

Number of cancer cases, n

15

18

18

13

5

Cancer incidence rate［n per 100,000］

13.5

19.2

17.3

9

8.3

Age- and sex-adjusted RR (95% CI)

1.62(0.59–4.46)

2.32(0.86–6.24)

2.2(0.82–5.93)

1.02(0.36–2.86)(Reference)

Multivariable-adjusted RR including obesity(95% CI)

1.68(0.61–4.62)

2.4(0.89–6.48)

2.16(0.80–5.82)

1.05(0.37–2.95)(Reference)

Number of subjects, n――

被ばくについて，当該調査の一環で評価された各地点の線Group A〜C, つまり外部被ばく線量のレベルがより高い

量率と住民へのアンケートで取得した各人の行動記録に基地域において若干甲状腺がんが多いように見受けられるがづいて推計された結果では，100% 近くが 5 mSv 以下で，(Table 5)，がんの件数が少ないこともあり，統計学的な最も高い人で 25 mSv となっており 12）, UNSCEAR が 2013

有意差は認められない．このことは，UNSCEAR が 2013

年報告書で示した福島県民の実効線量のレベル（Fig. 2 及年報告で示した予測，すなわち，「発がん率や遺伝性影響

び Table 1）と同じ程度になっている．また，市村町別でに識別できる増加は予測されない」ものの「小児の甲状腺見ると，福島市や二本松市で最も高くなっており，このこ

がんリスクには理論上増加する可能性がある」との見解にとも 2013 年報告書の推定結果と合致する．甲状腺の被ばよく合っている．

くについては， I の半減期が 8 日と短く測定データの集

なお，チェルノブイリ事故と福島第一原発事故で甲状腺積が望めないため，ソースタームと同じく甲状腺の推定線がんを発現した小児の年齢依存性を比べると，大きな違い

量には依然として不確かさがある．一方，県民健康調査でが見られる 14）．チェルノブイリ事故では，甲状腺がんに係得られた甲状腺がんの発生率を地域ごとに比べて見ることる放射線感受性が高い幼児期（1〜6 歳）に被ばくした人でで，UNSCEAR の推定値が妥当なレベルであったか判断

甲状腺がん発生率が顕著に高いが，福島第一原発事故では131することが可能である．これに関し，大平ら

13）

は，福島

幼児で被ばくした人に甲状腺がんは見つかっておらず，最県の市町村を推計された外部被ばく線量によって 5 つのグも甲状腺がんの発生率が高いのは高校生の年齢（16〜18

ループ (A〜E) に区分し，それぞれにおける甲状腺がんの歳）である．こうした情報からも，これまで福島県の県民

発 生 率 を 示 し た（Fig. 4 及 び Table 5）．そ れ に よ れ ば，

健康調査で見つかってきた甲状腺がんの多くは，もともと131

医学物理 第 41 巻 第 3 号

他の要因で生じていた初期のがんを，高感度の診断技術を用いてスクリーニングを行ったことによって検出したものと解釈するのが妥当と考えられる．
4.

さいごに

本報では，国連科学委員会 (UNSCEAR) が福島第一原
発事故の発生から約 2 年の間に公表された学術論文や政府機関の報告書等の情報に基づいて解析を行い，2013 年報
告書 4）に提示した見解の正しさについて検証した．その結果，実質的に 2013 年報告書の主要な知見に影響を及ぼしたり，その重要な仮定に異議を唱えたりするものは見当たらなかった．UNSCEAR が 7 年前に結論付けたように，
福島第一原発事故由来の放射線被ばくが直接の原因となるような健康影響（がんや先天性異常など）の有意な増加は，
これまでにも確認されていないし，将来的にも観られる可能性は低いだろう．
なお，本報では紙面の都合上公衆被ばくに対象を絞ったが，作業者の被ばくや生態系への影響についても，同様のことが言える．これらについての詳しい説明は，本年春に公開された UNSCEAR2020 年報告書 15）（ただし 2021 年
9 月時点ではまだ先行版で内容は未確定）に記されているので，ご関心のある方は UNSCEAR のウェブサイトから無料ダウンロードしてご覧いただきたい．
謝辞
本 報 の 内 容 は，第 121 回 日 本 医 学 物 理 学 会 学 術 大 会（2021 年 4 月横浜市及び同年 5〜6 月オンライン）において，日本ラジオロジー協会主催・横浜市後援のもと，日本
医学放射線学会，日本放射線技術学会及び日本医学物理学会の 3 学会合同で開催された市民公開講座「震災から 10年―福島原発事故からの軌跡とこれから―」での講演内容をまとめたものである．この場をお借りして，第 121 回日
本医学物理学会学術大会長の兼松伸幸先生，第 77 回日本
放射線技術学会総会学術大会長の西出裕子先生をはじめとする関係各位の皆様に，心からの敬意と謝意を表します．
参考文献
1） International Atomic Energy Agency (IAEA): The
Fukushima Daiichi Accident, Report by the Director General; IAEA: Vienna, Austria, 2015
2） Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN).
LʼIRSN publie une évaluation de la radioactivité rejetéepar la centrale de Fukushima Daiichi (Fukushima I)
jusquʼau 22 mars 2011, https://www.irsn.fr/fr/actualites_
presse/actualites/pages/20110322_evaluation-radioactivite-rejets-fukushima-terme-source.aspx#.YNv5d-j7S-Y (accessed on 30 June 2021) (in French)
3） Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik(ZAMG). Accident in the Japanese NPP Fukushima:
Spread of radioactivity/ﬁrst source estimates from CTBTO data show large source terms at the beginning of the132

accident/weather currently not favourable/low level radioactivity meanwhile observed over U.S. East Coast and
Hawaii (Update: 22 March 2011 15:00), http://www.zamg.
ac.at/docs/aktuell/Japan2011-03-22_1500_E.pdf (accessedon 30 June 2021)
4） United Nations Scientiﬁc Committee on the Effects ofAtomic Radiation (UNSCEAR). UNSCEAR 2013 Reportto the General Assembly with scientiﬁc annexes, Annex
A: Levels and effects of radiation exposure due to the nuclear accident after the 2011 great east-Japan earthquake
and tsunami; United Nations: New York, USA, 2014.
5） Terada H, Katata G, Chino M, et al.: Atmospheric discharge and dispersion of radionuclides during the
Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Part
II: veriﬁcation of the source term and analysis of regional-scale atmospheric dispersion. J. Environ. Radioact.
112: 141–154, 2012, doi: 10.1016/j.jenvrad.2012.05.023
6） Achim P, Monfort M, Le Petit G, et al.: Analysis of radionuclide releases from the Fukushima Dai-ichi Nuclear
Power Plant accident part II. Pure Appl. Geophys. 171:645–667, 2014, doi: 10.1007/s00024-012-0578-1
7） Winiarek V, Bocquet M, Duhanyan N, et al.: Estimationof the caesium-137 source term from the Fukushima Daiichi nuclear power plant using a consistent joint assimilation of air concentration and deposition observations. Atmos. Environ. 82: 268–279, 2014, doi: 10.1016/j.atmosenv.
2013.10.017
8） Katata G, Chino M, Kobayashi T, et al.: Detailed source
term estimation of the atmospheric release for the
Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident bycoupling simulations of an atmospheric dispersion modelwith an improved deposition scheme and oceanic dispersion model. Atmos. Chem. Phys. 15: 1029–1070, 2015, doi:
10.5194/acp-15-1029-2015
9） Yumimoto K, Morino Y, Ohara T, et al.: Inverse modelingof the 137Cs source term of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident constrained by a deposition map
monitored by aircraft. J. Environ. Radioact. 164: 1–12,
2016, doi: 10.1016/j.jenvrad.2016.06.018
10） Kim T-W, Rhee B-W, Song J-H, et al.: Estimation of inplant source term release behaviors from Fukushima
Daiichi reactor cores by forward method and comparison
with reverse method. J. Radiat. Prot. Res. 42: 114–129,
2017, doi: 10.14407/jrpr.2017.42.2.114
11） Terada H, Nagai H, Tsuduki K, et al.: Reﬁnement ofsource term and atmospheric dispersion simulations ofradionuclides during the Fukushima Daiichi Nuclear
Power Station accident. J. Environ. Radioact. 213:
106104, 2020, doi: 10.1016/j.jenvrad.2019.106104
12） Fukushima Prefectural Government. Fukushima Revitalization Station: Health of residents of the prefecture,https://www.pref.fukushima.lg.jp/site/portal-english/en0303.html (accessed on 30 June 2021)
13） Ohira T., Ohtsuru A, Midorikawa S, et al.: External radiation dose, obesity, and risk of childhood thyroid cancer after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident:
The Fukushima Health Management Survey. Epidemiol.
30: 853–860, 2019, doi: 10.1097/EDE.0000000000001058
14） Takamura N, Orita M, Saenko V, et al.: Radiation and riskof thyroid cancer: Fukushima and Chernobyl. Lancet Diabetes Endocrinol. 4: P647, 2016, 10.1016/S2213-8587(16)30112-7
15） United Nations Scientiﬁc Committee on the Effects ofAtomic Radiation (UNSCEAR). UNSCEAR 2020 ReportJpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

to the General Assembly with scientiﬁc annexes, Annex B(Advance copy): Levels and effects of radiation exposuredue to the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear

著者紹介

保田

解説

Power Station: Implications of information publishedsince the UNSCEAR 2013 Report; United Nations: New
York, USA, 2021

浩志（やすだ・ひろし）（現職名）広島大学 教授（専門分野）人の防護や救命を目的とした放射線の測定評価．京都大学博士（工学）．現在の職場では，医療従事者を含む作業者・患者・公衆の被ばくを対象に，予期せぬ放射線被ばくが生じた際に線量を遡及的に精度よく評価するための技法に関する研究開発に幅広く取り組んでいる．

133

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 134–142 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈計測委員会企画〉

医療用加速器を用いた放射線治療用線量計の水吸収線量校正
清水森人 *
国立研究開発法人産業技術総合研究所

計量標準総合センター

分析計測標準研究部門

Radiotherapy Dosimeter Calibration for Absorbed Doseto Water Using Medical Accelerators
Morihito SHIMIZU*

National Metrology Institute of Japan, AIST

A calibration service using a medical accelerator has been launched to calibrate a radiotherapy dosimeter in terms of an absorbed
dose to water. The radiotherapy dosimeter calibrated by the calibration service can measure the absorbed dose to water without abeam quality conversion factor. In this paper, an overview of the calibration service for a high-energy photon beam and a high-energy electron beam was described, as well as methods of absorbed dose measurement and cross-calibration using the calibrated radiotherapy dosimeter. And the development status of a dose standard for a particle beam was reported.
Keywords: primary standard, calorimeter, absorbed dose to water, calibration, standard dosimetry

1.

はじめに

位元素に指定されており，厳重なセキュリティ対策が求められている 4）, 5）．60Co ガンマ線源の製造国もカナダだけと1982 年に Stewart と Jackson が喉頭癌の再発率と正常なったことから価格が急騰しており，60Co ガンマ線源を継組織の有害事象の発生率が投与線量の多寡に依存すること

続して校正に用いることは現実的ではなくなりつつある．

を報告して以来，投与線量の精度を向上させる努力を行う

このため，60Co ガンマ線源の代替となる校正方法を確立

ことは放射線治療分野の重要なコンセンサスの一つであし，校正サービスの提供体制を整備することが焦眉の急をる 1）．2016 年 に は IAEA Human Health Series No. 31 に要する課題となっている．

おいて，放射線治療における正確さの要件と不確かさにつ

線量計校正の基準となる水吸収線量の国家計量標準を開いての報告がなされ，投与線量の不確かさを改善する努力

発する産業技術総合研究所（以下，産総研）は，60Co ガンを行うことによって治療成績をはじめ，臨床試験など様々

マ線源を使用せずに，治療成績に影響しない水準となる相な面で利益が生み出されることが明確に示された．これに対標準不確かさ 1 % 未満にまで水吸収線量計測の不確かさ

基 づ き，同 文 書 の 中 で

All forms of radiotherapyを低減することを目標として，医療用加速器を用いて放射

should be Applied As Accurately As Reasonably

線治療用線量計を直接校正する技術の開発に取り組んでいAchievable (AAARA), technical and biological fac-る．ここでは，産総研で校正サービスを提供している医療

tors being taken into account. （訳：す べ て の 放 射用リニアックからの高エネルギー光子線および高エネル

線治療は，技術的および生物学的要因を考慮した上で，「合

ギー電子線の水吸収線量校正について解説した後，現在，理的に達成可能な範囲で正確に適用 (AAARA)」されるべ開発を進めている陽子線や炭素線などの粒子線水吸収線量きである．）という提言がなされた 2）．

標準の状況について報告する．

投与線量の不確かさ要因の一つである水吸収線量計測の相対標準不確かさは 2 % 前後となっている 3）．この不確か

2.

高エネルギー光子線水吸収線量校正さの最大の不確かさ要因は，放射線治療用線量計の校正に医療用リニアックからの高エネルギー光子線の水吸収線用いられている Co ガンマ線の線質と治療に用いる各種量の校正サービスは 2013 年より開始されており，2021 年

放射線の線質の違いを補正する補正係数の不確かさであ

現在，6, 10, 15 MV の高エネルギー光子線について，電離る．60Co ガンマ線源については不確かさ以外にも様々な問

箱単体の校正を受けることができる 6）．

60

題がある．校正に用いられている 60Co ガンマ線源はテロ

高エネルギー光子線の水吸収線量校正の校正条件を表 1

攻撃などに悪用されるリスクがあることから特定放射性同に示す．高エネルギー光子線の水吸収線量校正では，あら*連絡著者 (corresponding author) 国立研究開発法人産業技術総合研究所 計量標準総合センター 分析計測標準研究部門［〒305–8568 茨城県つくば市梅園 1–1–1 中央 2–3］
National Metrology Institute of Japan, AIST, Central 2–3, Umezono 1–1–1, Tsukuba, Ibaraki 305–8568, Japan
E-mail: morihito-shimizu@aist.go.jp

134Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

表1

解説

産総研の高エネルギー光子線水吸収線量校正の校正条件
項目

電離箱の基準位置 (※)

おける水吸収線量 Dw の比である．この比は EGS5 (Elec-

値または条件

医療用リニアック装置
公称加速電圧
線量率
線源表面間距離 (SSD)
照射野
深さ (※)
水温
相対湿度
校正対象電離箱

ファイト吸収線量 Dc に対する水ファントム中の基準点にElekta 社 Precise Treatment System
6, 10, 15 MV
300 MU/min
100 cm
10 cm×10 cm (SSD＝100 cm) において10 g cm−2
22°C±0.5°C
30 % から 60 %ファーマ形電離箱およびショート
ファーマ形電離箱
電離箱空洞の幾何学中心※深さの設定において，電離箱壁や中心電極，空洞による変位は考慮しない．

tron Gamma Shower ver. 57)）を用いたモンテカルロシ
ミュレーションによって導出することができるが，グラファイトカロリーメータに用いるグラファイトの密度のば
らつきや微細な構造のずれなどによって，実際の基準点の深さと計算上の基準点の深さに系統的なずれが生じる．そこで，日本を含む多くの標準機関はグラファイトカロリー
メータと水ファントム中のそれぞれの基準点にグラファイ
ト空洞電離箱を挿入して高エネルギー光子線照射時の出力電荷の比 Qw⁄Qc を測定し，これを式 (2) に示したように，
モンテカルロシミュレーション状のグラファイト空洞電離
箱内の空気の吸収線量の比 DwIC⁄DcIC と比較することで，実際の測定と計算の系統的なずれを補正している．
グラファイトカロリーメータで水吸収線量が決定された
水ファントム中の基準点の位置に作業用標準器の電離箱(WS: Working Standard) を設置し，その出力を測定する−1
事で WS の水吸収線量校正定数 NWS］が決定
D,w,Q［mGy nC

される．
WS
N D,w,
Q＝

Dw,Q
WS
WS WS WS WS
M raw,
Q kpol ks kTP krn(3 )ここで MWS
raw,Q［nC］は WS の出力電荷である．高エネル
図1

高エネルギー光子線水吸収線量の特定標準器となっているグラファイトカロリーメータ 6）

ギー光子線の校正では，電離箱の出力に対し極性効果補正
WS
WS
(kWS
pol ) およびイオン再結合補正 (ks )，温度気圧補正 (kTP ),

動径方向の線量不均一性補正 (kWSrn ) を行う．
かじめグラファイトカロリーメータ（図 1）を用いて水ファユーザーから校正依頼に出された校正対象の電離箱

ントム中の基準点の位置における水吸収線量の評価を行

(DUT: Device Under Test) の校正は WS との比較校正にう．グラファイトカロリーメータは熱量吸収体のグラファ

よって行われる．比較校正では WS と DUT を水ファント

イトの温度上昇∆T［K］から，放射線から吸収したエネル

ム 中 の 基 準 点 に 交 互 に 設 置 し，WS と DUT の 出 力 電 流

ギー，すなわち吸収線量を決定する線量計であり，基準点

DUT
IWS
raw,Q および I raw,Q の比較をすることで DUT の水吸収線量における水吸収線量 Dw,Q［Gy］は次のように決定される．

−1
校正定数 N DUT］が決定される．
D,w,Q［mGy nC∆w,Q ＝ Rw,c ＝ Rw,c
Rw,c ＝Cc ∆T
khd krn,cMc

Qw  Dw / Dc 
Qc  DwIC / DcIC  MC

(1)
(2)

DUT
N D,w,Q＝WS
I QWSkrnWS / I EMWS
N D,w,
Q
DUT DUTDUT
I Q krn / I EM

(4 )ここで，IQWS［nA］および IQDUT［nA］はそれぞれ WS およ
び DUT の極性効果，イオン再結合，温度気圧補正済みの

ここで，Cc［J K−1］および Mc［kg］はグラファイトカロ

DUT
出力電流である．IQWS および IEM
は WS および DUT 測定

リーメータの比熱容量および質量である．比熱容量はグラ

時の外部ビームモニタ電離箱 (EM: External beam Moni-

ファイトカロリーメータに取り付けたヒーターを用いて加tor) の出力電流であり，EM にはリニアックのビーム出口

熱することで決定されている．khd および krn,c はそれぞれに取り付けた透過型大口径電離箱（PTW Freiburg, TN-

熱欠損補正係数およびグラファイトカロリーメータの動径DUT34014）を用いている．krn
は DUT に対する動径方向の方向線量不均一性に対する補正係数である．熱欠損補正は線量不均一性補正である．

放射線から吸収したエネルギーのうち，温度上昇とはなら

以上のような方法で，ユーザーの電離箱線量計の水吸収ずに放射化学反応などに消費されるエネルギーに対する補線量校正定数が相対標準不確かさ 0.4 % で決定される．校正であり，真空中に設置されたグラファイトの熱欠損補正

正結果は高エネルギー光子線の線質指標 TPR20,10 に対するは相対標準不確かさ 0.1 % で無視できるとされている．

水吸収線量校正定数の表として校正証明書に記載される．

Rw,c はグラファイトカロリーメータの基準点におけるグラ

ユーザーはこの校正結果をもとに，自施設の線質 Q におけ135

医学物理 第 41 巻 第 3 号

表2

ユーザーの線質における水吸収線量校正定数 ND,w,Q の導出手順

ケース

導出手順による
相対標準不確かさ

手順ケ ー ス 1：TPR20,10 の 差 が±0.005 以内の場合

校正証明書の水吸収線量校正定数をそのまま使用

0.3 %ケース 2：校正点が 4 点以上与えられている場合

校正証明書の水吸収線量校正定数を二次回帰曲線で補正する．
ND,w,Q＝a＋b(TPR20,10)＋c(TPR20,10)2

0.3 %ケース 3：校正点が 3 点以
下の場合

内挿：校正証明書の水吸収線量校正定数のうち，測定対象の線質近傍の 2 つの校正
定数を内挿して校正定数を決定する．

0.3 %外挿：最近傍の校正点の水吸収線量校正定数を線質変換係数で補正する．
ND,w,Q＝kQ,Q ND,w,Q ⁄kQ ,Q

0.7 %

0

表3

cal

cal

0

高エネルギー光子線水吸収線量標準に基づいた水吸収線量計測の不確かさ

項目

水吸収線量校正定数のみを用いた場合

線質変換係数と組み合わせた場合

水吸収線量校正定数
電離箱の長期安定性
基準条件の設定
モニタ設定値に対する電位計の指示値 10）補正係数
校正定数の補正

0.5 % (※)
0.3 %
0.4 %
0.4 %
0.4 %
0.3 %

0.5 % (※)
0.3 %
0.4 %
0.4 %
0.4 %
0.7 %

相対合成標準不確かさ

1.0 %

1.2 %

相対拡張不確かさ (k＝2)

1.9 %

2.2 %

※JCSS 校正事業者による校正サービスを想定した不確かさ．産総研による校正サービスの不確かさは 0.4 %．

る水吸収線量校正定数 ND,w,Q［mGy nC−1］を求めて水吸収

数 ND,w,Q を標準計測法 12 の線質変換係数を用いて次の式

線量計測に用いる．その手順は表 2 に示す 3 つのケースがで補正し，水吸収線量校正定数を求める．

cal

想定される．
（ケース 1）校正点と測定対象の高エネルギー光子線の線

N D,w,Qcal＝ kQ ,Q0 N D,w,Q0
kQcal ,Q0

N D,w,Q ＝ kQ ,Q0

質 TPR20,10 の差が±0.005 以内の場合は，校正定数のずれ(5 )が 0.3 % 以内に収まるため，校正証明書に記載された水吸

ここで，ND,w,Q ［mGy nC−1］は校正証明書に記載された
cal

収線量校正定数をそのまま用いてよい．

線質 Qcal の校正点における水吸収線量校正定数である．

（ケース 2）校正点と測定対象の高エネルギー光子線の線

kQ,Q および kQ ,Q はそれぞれ線質 Q および Qcal における電質 TPR20,10 の差が大きい時は，水吸収線量校正定数を内挿

離箱の線質変換係数である．線質変換係数の値は標準計測

あるいは外挿して水吸収線量校正定数を求める．産総研の法 123）の表 3.3 から読み取って決定する．式 (5) において，

校 正 サ ー ビ ス で は Co ガ ン マ 線 水 吸 収 線 量 校 正 定 数

水吸収線量校正定数に線質変換係数の逆数をかける操作(TPR20,10＝0.57) とあわせて 4 点の校正点が与えられるたは，便宜上の Co ガンマ線水吸収線量校正定数を求めるこめ，TPR20,10 に対する二次回帰曲線を求めて水吸収線量校とに当たる．標準計測法 12 の線質変換係数を用いる場合，正定数を内挿することで自施設の線質における水吸収線量

線質変換係数に含まれる阻止能比および空気の W 値の不校正定数を決定することができる．なお，産総研では施設確かさが相殺されるため，線質変換係数の相対標準不確かの線質 TPR20,10 に応じた校正定数の表を提供している．校さは 0.7 % に低減される．

0

cal

0

正定数を内挿することに伴う相対標準不確かさは線質変換

いずれのケースにおいても，最後にユーザーの線質にお係数を内挿する際の不確かさと同様に評価でき，相対標準

ける水吸収線量校正定数 ND,w,Q［mGy nC−1］と補正済みの不確かさ 0.3 % と見積もっている．

電離箱線量計の指示値 MQ［nC］から，（ケース 3）校正点の数が 3 点以下の場合は，2 つの校正点の校正定数を線質 TPR20,10 について内挿することで，自施Dw,Q＝ND,w,QMQ(6 )設の高エネルギー光子線の線質に応じた水吸収線量校正定で簡単に水吸収線量 Dw,Q［Gy］を決定することができる．

数を求める．自施設の線質が校正点の範囲外にある場合

高エネルギー光子線水吸収線量校正定数を用いた場合のは，測定対象の線質に最も近い校正点の水吸収線量校正定

ユーザーの施設における水吸収線量計測の不確かさを表 3

136

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

図2

解説

高 エ ネ ル ギ ー 光 子 線 水 吸 収 線 量 の 国 際 比 較 BIPM.
RI(I)-K68）, 9）の 結 果．■ は 4–6 MV，● は 10–15 MV，▲は 18–20 MV の高エネルギー光子線の比較結果を示す．縦軸は国際度量衡局の校正結果との相対差を示しており，千分率で表示されている．横軸は各国の標準機関の略称である．エラーバーは相対拡張不確かさ(k＝2) を示している

図3

防水式グラファイトカロリーメータ．高エネルギー光子線用のグラファイトカロリーメータと同構造のグラ
ファイト素子をアクリル製の防水ケースに入れ，水
ファントム中に水没させて測定を行う 11）

準点のずれを評価する必要がなく，モンテカルロシミュに示す．ケース 1 および 2 の水吸収線量校正定数のみを用

レーションのみでグラファイト吸収線量から水吸収線量へいた場合で相対標準不確かさ 1.0 %，ケース 3 の線質変換の変換係数を決定することが可能な点である．

係数を用いた場合で 1.2 % となり．標準計測法 12 の相対
標準不確かさ 1.5 % から低減される．

表 4 に高エネルギー電子線の校正条件を示す．産総研が年間に提供できる校正件数に限りがあるため，当面の間，

8）, 9）の結提供される校正サービスは対象をファーマ形電離箱に限定果を図2に示す．図からわかるように，日本 (NMIJ: National

し，校正点も 9 MeV から 18 MeV までとなっている．実際

Metrology Institute of Japan) の水吸収線量標準の値は各には 6 MeV から 22 MeV までの高エネルギー電子線につい

国の水吸収線量標準の値のちょうど平均付近に位置しておて平行平板形電離箱も含めた校正が可能であるが，これらり，不確かさの範囲内で各国とよく一致していることがわ

は JCSS 校正事業者向けの校正サービスとして将来提供さかる．このことは，高エネルギー光子線水吸収線量標準にれる予定である．

高エネルギー光子線水吸収線量標準の国際比較基づいた水吸収線量計測法を用いることで，従来の Co ガ

高エネルギー電子線の水吸収線量校正サービスにおいて

ンマ線水吸収線量標準に基づいた線量計測法よりも，より注意すべきところは，ファーマ形電離箱空洞の幾何学中心

高精度に各国の線量との同等性を確保できることを示してを校正深に設置している点である．従来の Co ガンマ線水いる．

吸収線量校正定数に基づいた線量計測法の場合，空洞理論
3.

高エネルギー電子線水吸収線量標準に基づいて補正を実施するために電離箱の実効中心を校正深に近づける必要があり，電離箱空洞の半径を r［mm］

高エネルギー電子線の水吸収線量校正サービスは 2021

として，校正深よりも 0.5 r 下流側に電離箱の幾何学中心

年度より開始された．高エネルギー電子線水吸収線量の標をシフトさせていた．高エネルギー電子線水吸収線量標準

準器には電子線の様々な校正深に対応するために開発されによって電離箱を校正する場合，実効中心を校正深に合わた防水式グラファイトカロリーメータが用いられる

せる必要はなく，今度は校正条件をユーザーの測定条件に（図 3）．防水式グラファイトカロリーメータのグラファイ

正確にユーザーが反映できることが重要となる．そこで，ト素子の形状は高エネルギー光子線に用いられたグラファ

高エネルギー光子線と同様の簡便な設置条件を校正条件とイトカロリーメータと全く同じであり，それ以外の測定機することとした．したがって，ユーザーが高エネルギー電器や校正方法などは，ほぼ共通である．高エネルギー光子子線を測定する際も，校正条件にあわせて，電離箱空洞の線との唯一の違いは，水ファントム内の基準点にカロリー

幾何学中心を校正深に合わせる必要がある．

メータを直接設置して測定するため，高エネルギー光子線

高エネルギー電子線の水吸収線量校正サービスでは，各の場合のように，カロリーメータ内と水ファントム内の基エネルギーの高エネルギー電子線の線質指標 R50［g cm−2］137医学物理 第 41 巻 第 3 号

表4

産総研の高エネルギー電子線水吸収線量校正の校正条件

項目
医療用リニアック装置
公称加速エネルギー
線量率
線源表面間距離 (SSD)
照射野
深さ：dc［g cm−2］(※1)
水温
相対湿度
校正対象電離箱
電離箱の基準位置 (※1)※1
※2

値または条件Elekta 社 Precise Treatment System
9, 12, 15, 18 MeV
400 MU/min
100 cm
10 cm×10 cm (SSD＝100 cm) において
dc＝0.6R50−0.1
22°C±0.5°C
30 % から 60 %ファーマ形電離箱
十分なガード電極幅を持った平行平板形電離箱 (※1, 2)
ファーマ形電離箱：電離箱空洞の幾何学中心
平行平板形電離箱：電離箱空洞内前面の中心深さの設定において，ファーマ形電離箱は電離箱壁や中心電極，空洞による変位は考慮しない．平行平板形電離箱は防水キャップや入射窓を水等価厚に換算して深さに考慮する．
平行平板形電離箱の校正は JCSS 校正事業者向けの校正サービスとして提供予定である．

とそれぞれの電子線における電離箱の水吸収線量校正定数

ここで，M ﬁeld
Q ［nC］はフィールド線量計の平行平板形の表が校正証明書に記載される．9 MeV 以上の高エネル̅ Qref ［nC］は平行平板
電離箱の補正済み指示値である．M

ギー電子線については，校正証明書の水吸収線量校正定数

形電離箱の測定前後のリファレンス線量計のファーマ形電を測定対象の電子線の線質について内挿することで，ユー離箱の出力の平均であり，ザーは校正された電離箱を用いて水吸収線量の計測を行うことができる．なお，高エネルギー光子線の場合と同じく，

cross

cross

M Qrefcross ＝refref
M before,
Qcross ＋ M after,Qcross2(9 )産総研の校正サービスでは，添付資料としてユーザーの施refとして求める．M refbefore, Q ［nC］および M after,Q ［nC］は
cross

cross

設 の 線 質 毎 の 水 吸 収 線 量 校 正 定 数 および 媒 介 線 質 Qint

それぞれ平行平板形電離箱の測定前と後のファーマ形電離(R50＝7.5 g cm−2) に お け る 水 吸 収 線 量 校 正 定 数 ND,w,Qint

箱の補正済み指示値である．このように平均をとること［mGy nC ］の表を添付資料として提供している．ユーザー

で，リニアックのビーム出力の変動を補正している．測定の線質 Q における水吸収線量校正定数 ND,w,Q と校正深 dc

前後のファーマ形電離箱の出力変動が 0.2 % 以上となる場［g cm−2］における水吸収線量 Dw,Q (dc, A0)［Gy］の関係は合は測定をやり直すか，標準計測法 12 の手順と同様に外−1

Dw, Q (dc, A0)＝ND,w,QMQ

部ビームモニタを用意してビーム出力の変動を補正するこ(7 )ともできる．相互校正で得られた N ﬁeld
をフィールド線
D,w,Q
cross

となり，高エネルギー光子線の場合と同様に水吸収線量を決定できる．なお，式中の A0 は基準照射野を表す．

量計の媒介線質 Qint を基準線質とした線質変換係数 kﬁeld
Q ,Q
cross

int

で補正して，媒介線質 Qint におけるフィールド線量計の平9 MeV 未満のエネルギーの電子線については，ユーザー
はフィールド線量計の相互校正によって平行平板形電離箱

行平板形電離箱の水吸収線量校正定数 N ﬁeld
D,w,Q が決定でき
intる．

を校正し，媒介線質 Qint におけるフィールド線量計の平行−1平板形電離箱の水吸収線量校正定数 Nﬁeld］
D,w,Q ［mGy nC
cross

field
N D,w,
Qint ＝

を決定し，水吸収線量計測に用いることとなる．相互校正

field
N D,w,
Qcrossfield
kQcross , Qint

(10)の手順は標準計測法 12 と同じく，相互校正を行う線質

なお，十分なガード電極幅を持つ平行平板形電離箱に対す

Qcross の高エネルギー電子線の校正深 dc の基準点におけるる媒介線質を基準線質とした線質変換係数 kﬁeld
Q,Q は次の式

水吸収線量 Dw,Q

cross(dc, A0)［Gy］をリファレンス線量計のintで与えられる．

フ ァ ー マ 形 電 離 箱（水 吸 収 線 量 校 正 定 数：N ref
D,w,Q

cross

［mGy nC−1］）で決定し，校正対象の平行平板形電離箱を基準点に設置して，同じ量の高エネルギー電子線を照射した際の出力を比較することで校正する．フィールド線量計の 平 行 平 板 形 電 離 箱 の 水 吸 収 線 量 校 正 定 数 N ﬁeld
D,w,Q

cross

［mGy nC ］は次のように決定できる．
−1

ref
ref
Dw,Qcross ( dc , A0 )N D,w,
Qcross M Qcrossfield
N D,w,
Qcross ＝
＝
field
field
M Qcross
M Qcross

138

kQfield,Qint ＝

( )
 L/ ρ( ) L/ ρ
P
w,air

Q
w,air

P
Qint1.2534 － 0.1487 ( R50 )＝1.0244＝1.2236 － 0.1452 ( R50 )(8 )0.21440.2144

PQ ,Qint(11)

ここで，PQ,Q は全擾乱補正係数を表す．標準計測法 12 で
int

は深さは水等価厚さ（単位面積質量）で管理されているが，

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

表5

解説

高エネルギー電子線水吸収線量標準に基づいた水吸収線量計測の不確かさ
校正事業者から与えられた場合

項目

相互校正の場合(R50＞1 g cm−2)(R50＞1 g cm−2)

0.6 % (※1)
0.3 %
0.4 %
0.4 %
0.4 %
0.3 %
̶

0.6 % (※1)
0.3 %
0.4 %
0.4 %
0.4 %
̶
0.6 %

0.7 % (※2)
0.3 %
0.4 %
0.4 %
0.4 %
̶
0.6 %

相対合成標準不確かさ

1.0 %

1.2 %

1.2 %

相対拡張不確かさ (k＝2)

2.0 %

2.3 %

2.4 %

水吸収線量校正定数
電離箱の長期安定性
基準条件の設定
モニタ設定値に対する電位計の指示値 10）補正係数
校正定数の補正
線質変換係数ND,w,Q

N ﬁeld
D,w,Q

ND,w,Q（9 MeV 以上）

int

int

※1 JCSS 校正事業者による校正サービスを想定した不確かさ．産総研から直接供給を受けた場合は 0.5 %．
※2 ユーザーによる相互校正の測定の相対標準不確かさを標準機関と同じ 0.3 % と仮定した．

線質変換係数が与えられている 3 種類の平行平板形電離箱
については防水キャップおよび入射窓を物理厚さとして深さに入れた条件で擾乱補正係数が導出されている．一方で，相互校正用の線質変換係数のみが与えられているその他の平行平板形電離箱の線質変換係数は，擾乱補正を行わない TRS-39812）と全く同じ方法で計算されている．TRS398 では水等価厚さ（単位面積質量）で平行平板形電離箱の防水キャップや入射窓の厚さを深さに考慮しており，前述の 3 種類の電離箱との間で測定条件に齟齬が生じている．空洞理論では水等価厚さに基づいて，測定の実効点を基準点に合わせる必要があることから，ユーザーの混乱を避けるため，高エネルギー電子線水吸収線量標準に基づいた線量計測では TRS-398 および標準計測法 12 の深さ決定の原則に従い，ユーザーは平行平板形電離箱の防水キャッ
プおよび入射窓の厚さを水等価厚さに換算して深さに含めることとする．なお，この条件において，TRS-398 では
PQ,Q は相対標準不確かさ 0.4 % で 1 としている．TRS-398
intおよび標準計測法 12 ともに，高エネルギー電子線水吸収
線量標準に基づいた場合の kQ,Q の相対標準不確さを R50＞
int

図4

Roos 形電離箱 (PTW 34001) の線質変換係数の比較．
●が我が国の高エネルギー電子線水吸収線量標準の値．■および□がカナダグループの報告値 13）, 14）．▲がPTB（ドイツ）グループの報告値である 15）．エラーバー
は相対標準不確かさを示している．黒線は標準計測法123），緑線は TRS-39812），青線は Muir ら 16）の線質変換係数の計算値を示す．

1 g cm−2 の範囲で 0.6 % としている．最終的に，相互校正された平行平板形電離箱によって線質 Q の高エネルギー
電子線の水吸収線量 Dw,Q (dc, A0) は次のように決定される．
ﬁeld
ﬁeld
Dw,Q(dc, A0)＝kﬁeld
Q,Q N D,w,Q MQ
int

ここで M

ﬁeld
Q

(12)

int

はフィールド線量計の平行平板形電離箱の補が，ND,w,Q を用いる場合は線質変換係数の不確かさが影
int

響して相対標準不確かさ 1.2 % となる．ND,w,Q を使用する
int

ケースは 9 MeV 未満の高エネルギー電子線を測定対象とする場合と想定される．9 MeV 未満のエネルギーへの校正
点の拡張については産総研も取り組んでいるが，深さ方向の線量勾配の大きさによって位置決めの不確かさが大きく

正済み指示値である．
高エネルギー電子線水吸収線量標準に基づいた水吸収線なるため，最終的な水吸収線量計測の不確かさは ND,w,Q

int

量計測の不確かさを表 5 に示す．高エネルギー電子線の場を使用した場合と変わらない見込みとなっている．ユー

合は校正定数 ND,w,Q または ND,w,Q を産総研または JCSS 校

ザーが相互校正で Nﬁeld
D,w,Q を決定する場合については，相正事業者から与えられた場合とユーザーが相互校正で互校正の相対標準不確かさを校正事業者と同レベルの測定

フィールド線量計の平行平板形電離箱の Nﬁeld
D,w,Q を決定す能力がユーザーにあると仮定して 0.3 % としたうえで，相る場合が考えられる．ND,w,Q を用いる場合は，水吸収線量

対標準不確かさ 1.2 % となった．ユーザーによる相互校正

計測の相対標準不確かさを 1 % に低減することができるの不確かさについてはユーザーの立場からの検証が必要で

int

int

int

139

医学物理 第 41 巻 第 3 号

あるが，このことは校正事業者から ND,w,Q を与えられたは，水温の温度上昇∆T［K］からそのまま水吸収線量 Dw

場合と比べて不確かさに大きな差がないことを示してお［Gy］を決定できる．

int

り，相互校正の活用を促す値となっている．
高エネルギー電子線水吸収線量標準の国際比較は 2021

Dw＝cw ∆Tkdefkckimpkrn(13)

年度から 2022 年度にかけて実施される予定である．ここで

ここで，cw［J kg−1 K−1］は水の比熱である．kdef は熱欠損

は，簡易的な比較として，Roos 形電離箱 (PTW 34001) の補正であり，放射化学反応で消費されるエネルギーの補正

線質変換係数の評価結果を他国の報告値と比較した結果をである．kc はガラスセルなどを通じてエネルギーが拡散す

図 4 に示す．図からわかるように，高エネルギー電子線水ることに対する熱伝導補正である．kimp はガラスセルなど

吸収線量標準によって評価された線質変換係数は他国の報の水ではない材料に対する不純物補正である．krn は動径

告値と不確かさの範囲内でよく一致していることがわかる．

方向の線量分布に対する補正である．kdef をのぞいた補正

4.

粒子線水吸収線量標準係数は全て放射線場毎に実験的に決定できることが水カロ
リーメータ最大の利点である．

高エネルギー電子線水吸収線量標準の供給が開始された

陽子線の水吸収線量標準の開発は産総研と筑波大学，国ことにより，医療用リニアックを用いた放射線治療におけ立がん研究センター東病院，メディポリス国際陽子線治療

る水吸収線量計測の相対標準不確かさを従来の 1.5 % からセンターとの共同研究として進められており，これまで

1 % 以下へ低減することが現実に可能となった．これに対に，拡大ブラッグピーク中心において，水吸収線量の計測

し，陽子線および炭素線の水吸収線量計測の不確かさは相およびファーマ形電離箱の校正を行い，線質変換係数の評

対標準不確かさでそれぞれ 2 % および 3 % と 3），従来の高価を行った．得られた線質変換係数の値は Goma らによっエネルギー光子線における水吸収線量計測の不確かさて報告されている Geant4 を用いたモンテカルロシミュ

1.5 % よりもさらに一段と大きい不確かさのままである．

レーションによる線質変換係数の計算結果 17）と一致する

不確かさの最大の原因は陽子線に対する線質変換係数の導結果となっている．現在は，校正サービスとする場合に必出において，擾乱補正係数が考慮されておらず，阻止能比

要な場の評価方法などの品質管理技術の検討を進めていの変化のみで線質変換係数を決定しているところにある．

る．陽子線の水吸収線量標準の技術的課題はそれほどな

産総研は粒子線の水吸収線量標準の開発についても現在

く，課題は校正サービスの提供方法にある．国内の陽子線取り組んでいる．粒子線の場合，ブラッグピーク近傍での治療施設は 18 施設しかなく，事業規模からして単独の阻止能の不確かさが大きいため，グラファイト吸収線量をJCSS 校正事業者が成立することはない．そのため，一次

水吸収線量へと変換するモンテカルロシミュレーションの線量標準機関である産総研が現地校正を行って対応するこ

不確かさを評価することが難しい．そこで，粒子線の水吸ととなるが，すべての陽子線治療施設を回って校正を行う

収線量標準として，水カロリーメータを用いた水吸収線量ことは不可能である．そのため，年に 1, 2 カ所の施設を選の計測技術の開発に取り組んでいる．図 5 に粒子線水吸収

んで全国の陽子線治療施設から集めた電離箱を校正するこ

線量標準として開発している水カロリーメータの外観を示とになるが，校正を行う施設を決め，施設利用に伴う費用

す．水カロリーメータは石英製のガラスセル内に溶存ガス負担についての枠組みが何もないことが最大の課題となっを取り除いた超純水を封入し，放射線照射時の温度上昇をている．

ガラスセル内に挿入したサーミスタを用い測定することで炭素線の水吸収線量標準については，放射線医学総合研

水吸収線量を決定する装置である．水カロリーメータで究所の HIMAC を共同利用して開発を進めており，水カロ

図5

140

水カロリーメータの内部（左）と外観（右）．左写真の水ファントム内に設置されているのがガラスセルであり，内部に超純水が封入されている．右写真は水ファントムを恒温槽内に格納した状態の写真．右写真と左写真で，ビームの入射方向が逆になっており，左写真では写真左側から，右写真では写真右側からビームが入射される（国立がん研究センター東病院にて撮影）．

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説

リーメータを用いた絶対線量の計測は安定して実施できるがある．60Co ガンマ線源の問題に加え，JCSS 校正事業者

ようになっている．炭素線の水吸収線量標準開発におけるの分散化の手立てについて，真剣に検討を始めるべきであ

最大の課題は水の熱欠損補正 kdef の評価である．熱欠損のることを我々は認識しなければならない．

影響は，水素やヘリウムなどの不活性ガスを水中で飽和さ日本の放射線治療用線量計の校正に関する問題を解決しせることによって水中の溶存酸素を取り除くことで，高エうるのが，医療用加速器の中でも医療用リニアックを用い

ネルギー光子線や電子線などの低 LET の放射線では無視

た線量計校正技術である．医療用リニアックの安定性は十できるとされている．一方で，炭素線などの高 LET の放分に高く，校正用線源として十分に運用できることは各国

射線では実験的な検証がされておらず，現在のところ最大が医療用リニアックからの高エネルギー光子線や電子線のの不確定要因となっており，現在はグラファイトカロリー

標準を開発していることからも明らかである．コストもす

メータや金属カロリーメータとの比較測定による熱欠損のでに 60Co ガンマ線源を逆転しており，医療用リニアック

定量を進めているところである．

の装置寿命を 15 年としたときのコストは 60Co ガンマ線源

5.

医療用加速器を用いた線量計校正への移行についてを 15 年運用すると想定した場合よりも少ない．フランス
は医療用リニアックを用いて模擬ガンマ線場を構築する研

これまで，500 keV 以上のエネルギー領域における線量究を始めており，世界中の標準機関から注目を集めてい計校正は 137Cs や 60Co などの放射性同位体 (RI) を線源としる 19）．分離校正の導入により，医療用リニアックを用いて行われてきた．これはグラファイト空洞電離箱によるガて 1 日に校正可能な放射線治療用線量計の数も 60Co ガンマ

ンマ線空気カーマ標準が開発された当時から変わることが線源と同等となっており，事業としても十分に採算がとれなかった．RI を線源とする他に安価で安定した線源がこるレベルとなりつつある．大学や研究所などが教育研究用

れまではないと思われていたからである．しかし最近にに所有している医療用リニアックを民間企業や団体が共同なって，この状況は大きく変わった．冒頭にも述べたとお利用すれば，容易に校正事業に参入することができるたり，放射線治療用線量計などの校正に用いられる RI 線源

め，医療用リニアックを用いた校正事業者の数は現在のの多くが特定放射性同位体に指定され，テロなどを防止す

60るための厳重なセキュリティ対策が求められるようになっとが十分に期待できる．校正事業者が増加すれば全体の校た 4）, 5）．RI 製造に用いられている原子力施設の閉鎖なども正可能件数も増加し，従来は校正ができなかった小照射野

この流れと相まって，RI 線源の価格は急騰しており，国など，より高精度な放射線治療向けの校正条件における校からの支援を受ける各国の一次標準機関ですら RI 線源の正サービスや新しい電離箱の校正サービスなどに余力を振更新費用の確保に苦慮する事態となっている．今や RI 線

り分けることが可能となる．また，疫病や災害などにより源を用いた線量計校正はリスクとコストが極端に大きい校

一部の校正事業者の校正サービスが止まっても，残った校

正方法となってしまったのである．

正事業者と連携して代替サービスを提供することができるCo ガンマ線源を用いる校正事業者の数よりも多くなるこ

特に 60Co ガンマ線源を用いた線量計校正は新規の JCSSため，放射線治療を支えるインフラとしての冗長性を高め校正事業者の参入は絶望的であり，放射線治療用線量計のることができる．校正事業者間で適正な競争が行われるよ校正は特定の JCSS 校正事業者が独占する状況とならざる

うに支援を行うことで，質の悪い校正事業者を淘汰し，質を得なくなった．この状況については，ユーザーの一部かの良い校正事業者だけを生き残らせることができれば，．本来は，JCSS や ISO/IEC

ユーザーはより質の良い校正サービスを適正な価格で受けらも懸念の声が出ている

18）

17025 の認定を校正事業者が受けることによって校正事業ることができるようになるはずである．

者の校正能力が証明され，それによって校正事業者間に適医療用加速器を用いた校正に対して 60Co ガンマ線源の正な市場競争が促され，校正サービスの質の向上が自然と安定性などを理由に従来の方法を使い続けたいという意見進むのが普通であるが，放射線治療用線量計の校正についも根強くあるが，技術やコストの面において，医療用加速ては望むべくもないのが現状である．各地域に線量校正セ器を用いた校正へ移行しない理由はなく，60Co ガンマ線源

ンターが設置されていた状況と比べ，現在の校正サービスを基準線質とした校正方法への執着は一つの懐古主義となの提供体制は校正需要が過度に集中し，校正サービスを提りつつある．医療用リニアックを用いた高エネルギー光子

供する上で十分な人員の確保と教育，効率の良い校正技術

線・電子線の校正サービスはすでに提供が開始されておの開発など，校正サービスの質を向上させる努力が十分にり，ユーザーは自由に選択することができるようになって実施できなくなる恐れがある．昨年度のコロナ禍の混乱にいる．医療用加速器を使った校正による競争と進歩の道をおいて放射線治療用線量計の校正を担う JCSS 校正事業者

選ぶか，60Co ガンマ線源とともに減衰（衰退）の道を選ぶ

は校正受入数の制限を行っており，放射線治療のインフラかの判断は一人一人のユーザーの自由である．

となる事業を安定的に担う上で十分で余裕のある体制や環境，校正技術が整備されていないのではないかという懸念141

医学物理 第 41 巻 第 3 号

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著者紹介

清水

森人（しみず・もりひと）（現職名）国立研究開発法人産業技術総合研究所 主任研究員（専門分野）放射線物理学，放射線計
測学．
外部放射線治療向けの水吸収線量標準の開発を主務としている．

142

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photon reference for radiation protection: Technical design of the LINAC beam and ionization chambers; andcalculation of monoenergetic conversion coefﬁcients. EPJ
Web of Conferences 124 00004, 2016

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 143–148 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈連載：教育委員会企画〉

動物モデルを用いた放射線発がん研究［第 1 部］
高畠

賢 *, 井上一雅，福士政広

東京都立大学

健康福祉学部

放射線学科

Radiation Carcinogenesis in Animal Models: Part 1
Masaru TAKABATAKE*, Kazumasa INOUE, Masahiro FUKUSHI

Department of Radiology, Faculty of Health Sciences, Tokyo Metropolitan University

Exposure to ionizing radiation (IR) increases the risk of cancers, as epidemiology studies of atomic bomb survivors and patients
who have received radiotherapy show. The carcinogenic effects of IR are well-documented, although the effects of radiation carcinogenesis change in each organ. The mammary gland is known to be highly susceptible to radiation-induced cancer. We have previously reported that (i) differential DNA methylation patterns in rat mammary carcinomas induced by pre-and post-pubertal IR; (ii)the effect of parity on rat mammary carcinogenesis varies between pre-and post-pubertal IR. In this review, we summarize our radiation researches as well as related with other radiation researches in rodent models.
Key words: radiation carcinogenesis, animal model

はじめにことが考えられる．今岡らは，放射線を被ばくさせることによって乳がんを誘発することができるアルビノの

今回の教育委員会企画では，第１部で動物モデルを用い

Sprague-Dawley ラットを用いて，思春期前後（3 またはた放射線発がん研究，第 2 部で放射線業務従事者を対象と7 週齢）時に放射線被ばく（γ 線-2 Gy）させ，その後の乳したコホート研究，第 3 部で腫瘍学分野における PET 核がんの発がんリスクが思春期後の被ばくのほうが思春期前医学研究，第 4 部でインドを中心とした高バックグランド

よりも高いこと，生じる乳がんのサブタイプが異なるこ

地域の元素分析についてそれぞれの専門家が解説していと，また思春期前後の被ばくで生じた乳がんの間で遺伝子

く．原爆被爆者生存者や放射線治療を受けた患者の疫学調

発現のパターンが異なることを報告している 2）．飯塚らは，

査から放射線被ばくは，がんのリスクを上昇させることが今岡らの研究で取得したラット乳がんに対して放射線誘発

わかっている ．放射線治療技術の向上から，近年放射線がんの特徴であるゲノム DNA の欠失を網羅的に解析した治療を受ける患者の数は増加している．放射線感受性は臓が，遺伝子発現パターンの違いを説明するようなゲノム

器ごとに異なるが，乳腺は，放射線被ばくによる発がん感

DNA の欠失に特徴的な違いがないことを明らかにしてい受性の高い臓器の一つである．著者らは，マウスやラット

る 3）．近年の研究から，生物は DNA やヒストンへの後天などの実験動物を用いて，放射線被ばく後のリスクやその的な化学修飾を通して，塩基配列の変化を伴わずに遺伝子メカニズムについて研究を行ってきた．動物実験は，発が発現を調節し，環境からの刺激に対応していることが明ら

1）

ん要因の種類，被ばくさせる年齢，線量，線種などを任意

かになっている．そこで，ゲノム DNA の配列を変化させに調節できるため，発がんリスクや分子メカニズム研究にずに遺伝子の発現を変化させるエピジェネティック（また用いられている．今回の総説ではラット乳がんモデルを用はエピゲノム）な相違が，どの程度思春期前または後で誘いた著者らの研究を紹介しつつ，関連する放射線発がんや発された乳がんの遺伝子発現を制御しているかを調べた．

影響に関する文献を紹介する．

思春期前後の放射線被ばくにより誘発されたラット乳がん

1.

思春期前後の放射線被ばくで誘発したラット乳がんにおける DNA のメチル化の違い
乳腺は放射線による発がん感受性が高いことが知られてをエピジェネティックな違いの一つである DNA のメチル化 (Fig. 1) に着目して，マイクロアレイを用いた網羅的な解析により遺伝子発現との関係を調べた．思春期前または後の放射線被ばくにより誘発された乳がんでは，発生やホいるが，その原因として，思春期前後の乳腺は女性ホルモ

ルモンのシグナル経路に関わる遺伝子を含む 1583 遺伝子ンの影響で形態を大きく変化させるほどに増殖・成長するの発現に違いが認められた．このうち，約 2% の遺伝子が* 連絡著者 (corresponding author) 東京都立大学 健康福祉学部 放射線学科［〒116–8551 東京都荒川区東尾久 7–2–10］

Department of Radiology, Faculty of Health Sciences, Tokyo Metropolitan University, 7–2–10, Higashi-Ogu, Arakawa-ku,
Tokyo 116–8551, Japan
Email: m-taka@tmu.ac.jp

143

医学物理 第 41 巻 第 3 号

DNA のメチル化により発現が制御されていることを突きん（Luminal A または Luminal B）のリスクを減少させる．

止めた．それらの遺伝子群には，乳腺の発生・分化に関わ一部の原爆被爆者の疫学研究では，放射線と妊娠・出産経る遺伝子と，遺伝子発現全体を調節するような遺伝子が含験の影響は乗算的であると考えられ 8）, 9）, 放射線によってまれていた．これらの結果は，被ばくする時期（思春期前増加した乳がんリスクが妊娠・出産経験によって減少する

後）により乳がんのエピゲノム異常に伴う遺伝子発現の変ことを示唆している．一方，小児期に放射線治療を受けた化が異なることを示唆している (Fig. 2) ．

患者の追跡調査では妊娠・出産経験は，放射線関連乳がん

4）2.

思春期前後で放射線被ばくした後の妊娠・出産経験による発がんリスクの変化とメカニズム
妊娠と乳がんリスクの変化は，古くは修道女で乳がんの5）の予防を支持する研究 10）, 11）やリスクに関与しないとする
研究 12）, 反対に妊娠・出産が放射線関連乳がんのリスクを増加させるとの報告がある 13）．しかしながら，思春期前後の若い年齢で放射線被ばくした際の乳がんのリスクと妊リスクが高いことから発見された ．若齢で妊娠・出産を

娠・出産経験の関係は，よくわかっていない．そこで，思経験した女性は，子供を産んでいない（未経産）女性より春期前後で放射線被ばくした後の妊娠・出産経験による乳も乳がんのリスクが低くなる．マウスやラットを用いた動がんのリスクの変化を検証した．思春期前または後の SD物実験でも妊娠・出産経験による，乳がんのリスク現象が雌ラットに放射線（γ 線-4 Gy）を照射後，妊娠，出産，授報告されている 6）．乳がんは，いくつかのサブタイプに分乳を経験させる群（以下，経産群）と経験させない群（以類 さ れ て い る．主 に Luminal A, Luminal B, HER2 過 剰

下，未経産群）に分別した．経産群に関して，生後 10 週

発現，トリプルネガティブ，Basal Like などに分類され齢より同系統の雄ラットと交配させて，その後乳がんリスている．複数の文献を統合的に比較して，妊娠・出産関連

クを未経産群と比較した．思春期前に放射線被ばくした経因子がどのようにそれぞれのサブタイプに影響を与えるか産群において，乳がんの発生リスクが同未経産群と比べて

調べた研究

7）

では，妊娠・出産はホルモン受容体陽性乳が低下した．一方，思春期後に放射線被ばくした群では，妊娠・出産経験による乳がんリスクの変化は観察されなかった．生じた乳がんのサブタイプを解析するとホルモン陽性
乳がん（エストロゲンレセプター陽性とプロジェステロン
レセプター陽性）の割合が，思春期前に放射線被ばくした群で有意に減少していた．そのメカニズムとして，思春期前の放射線被ばくと妊娠・出産経験は，発がんに関わる女性ホルモンのエストロゲンおよびプロジェステロンの血清濃度を減少させ，妊娠・出産経験は乳がんの増殖メカニズ
ムをプロジェステロンレセプターの発現に依存した増殖に変化させることを明らかにした．これらの結果は，放射線誘発乳がんのメカニズムが被ばくする時期（思春期前後）
で異なることを示唆している (Fig. 3)14）．

Fig. 1 ゲノムDNAのメチル化と遺伝子発現の制御の概念図
DNA がメチル化すると該当する領域にある遺伝子の発現が制御される．

Fig. 2144

思春期前後の放射線被ばくで誘発したラット乳がんにおけるDNAのメチル化の違いに関する研究概要
今岡らの研究成果 2）から思春期前後に放射線で誘発されたラット乳がんの間で遺伝子発現に違いがある遺伝子を 1583 個，
マイクロアレイデータから発見した．それらの遺伝子について DNA のメチル化状態をマイクロアレイで検証し，DNA のメ
チル化によって制御されている可能性がある 30 個（30/1583 ≒ 2%）の遺伝子を明らかにした 4）．

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

Fig. 3

3.

解説

思春期前後の放射線被ばく後の妊娠・出産経験による発がんリスクとそのメカニズムに関する研究概要
思春期前または後（3 または 7 週齢）の Sprague-Dawley 雌ラットに放射線（γ 線，4 Gy）を全身照射後，経産群と未経産群に分別し，乳腺腫瘍の発生を観察した．乳がんと診断された腫瘍に関してホルモン受容体であるエストロゲンおよびプロゲ
ステロン受容体の発現を免疫組織化学染色で評価し，ホルモン受容体陽性もしくは陰性の乳がんとして分類した．増殖活性に関しては，増殖マーカーである Ki-67 の発現を免疫組織化学染色によって解析し，未経産群と経産群で比較した．一部のラットは，出産から 8 週間後に解剖を行い，血清中のプロゲステロン濃度を免疫測定法により調べ，同年齢の未経産群と比較した 14）．

中性子線や炭素線の放射線被ばくリスクやメカニズム

リンパ腫に着目し，炭素線と γ 線で誘発した胸腺リンパ腫のゲノム変異を比較した．γ 線で誘発した胸腺リンパ腫と近年の放射線治療では線量を集中させることができる重比べて，炭素線で誘発した胸腺リンパ腫は Bcl11b の変異

粒子線治療や中性子捕捉療法などの研究が行われている．

が多く，Pten の変異が少ないこと，染色体の介在部のゲ重粒子線や中性子線などの高 LET 放射線はがん細胞を効

ノム欠失の頻度が高いことを報告している 20）．鶴岡らは率よく治療するが，重粒子線や中性子線の発がんリスクは髄 芽 腫 の モ デ ル マ ウ ス（Patch1 ＋/−）を 使 用 し て，約 2

よくわかっていない．そこで，ここでは中性子線や重粒子

MeV の速中性子で誘発することで，生後 1 日の被ばくで線の放射線被ばく後の発がんリスクやそのメカニズムに関最も発がん率が高くなり，生後 10 日後の被ばくでは発がする動物実験を紹介したい．

んに対して耐性になることを明らかにしている 21）．

今岡らは，1, 3, 7 週齢のラットに重粒子線治療で用いられる炭素線および治療時に発生する中性子線を被ばくさせ4.

被ばく時年齢によって変化する発がんメカニズムと放射線影響て，その後の乳がんの発生率を調べた．結果として，どちらの放射線の種類でも 7 週齢時（思春期後）の被ばくで発がんリスクが最も高くなること明らかしている15）, 16）

先に著者らのこれまでの研究で説明したように放射線の．森

被ばく時年齢は，発がんリスクに影響を与える．そこで，

山らは中性子線によって誘発したラット乳がんのサブタイ

ここでは被ばく時年齢に着目した動物実験の研究を紹介しプとそのゲノム変異を網羅的にマイクロアレイで解析したい．

て，中性子線被ばくによって増加したラット乳がんのサブ砂押らは放射線誘発の胸腺リンパ腫に着目し，被ばく時タイプは Luminal タイプで，Errb2 や Pten などヒトの乳年齢によって胸腺リンパ腫の発生率に変化はないが，ゲノ

がんで変異が報告されている遺伝子の変異を明らかにしてムの変異が異なることを示唆する結果を報告している 22）．

いる 17）．さらに森山らは次世代シーケンスを用いて，同肝 臓 で は 小 児 期 の 被 ば く が 高 い 発 が ん 性 を 示 す 一 方，様の解析を行い，放射線誘発乳がんにはがんのドライバー

Shang らは 1 週齢と 7 週齢の被ばく後の早期の放射線応答

遺伝子の欠失の頻度が高いことを明らかにしている 18）．今を比べると，7 週齢では細胞増殖をいったん停止するが 1

岡らは炭素線で誘発したラット乳がんを化学発がん剤で誘

週齢では被ばく後も増殖を続けることを報告している 23）．

発した乳がんと比較して，H-ras や Tp53 変異がないこと

腸管腫瘍のモデルマウス (Apc − ) を用いた実験系から小児を報告している 19）．乳がん研究以外にも焦点を当てると，期の被ばくが高い発がん感受性を示すことが報告されていBlyth らは，放射線研究でよく研究されているマウス胸腺

るが 24）, 異なるモデルマウス (Mlh1 −/− ) を用いた実験では145

医学物理 第 41 巻 第 3 号

明確な被ばく時年齢が観察されないことが報告されてい告している 34）一方で，高畠らは放射線誘発と化学発がん

る 25）．三好らの放射線応答を観察した実験では，成体期

剤では mTOR 経路の活性化が違うことを報告している 35）．

では小児期と比べてアポトーシスの数が多いことを報告しまた放射線と化学発がん剤の複合曝露により誘発したラッている 26）．肺では成体期での被ばくで発がん感受性が高ト乳がんの発生率から，それぞれの発がん作用は相加的でくなることを山田らは Wistar ラットを用いて報告していあり，乳腺発がんのイニシエーションに相互作用する可能が，一方で放射線応答を比べると成体期と小児期と性も報告されている 36）．高脂肪食をラットに投与するこでは変化ないことが報告されている 28）．腎臓ではモデルとで放射線誘発乳がんの発生時期を有意に早めることも報）を用いた実験系で周産期（受精後 19

告されている 37）．反対にカロリー制限による放射線誘発

日後の胎児）の被ばくが，その後の発がん感受性を最も高の発がん影響の減少も報告されている．Shang らはマウ

くすること 29）, ゲノム変異の有無にかかわらず，標的遺伝

スを用いて，小児期の被ばく後のカロリー制限によって肺る

27）

ラット（Tsc2

＋/−

30）

．低線量率

がんなどのリスクを減少させることができると報告していの研究についても被ばく期間中に動物個体が成長するのる 38）．森岡らはモデルマウスを用いて，カロリー制限にで，被ばく時年齢と関連している．乳腺では先に説明した

よって放射線誘発の小腸腫瘍のサイズが小さくなることをように思春期前よりも思春期後の放射線被ばくで乳がんリ報告している 39）．

子の発現が減少することが報告されている

スクが高いことがラットモデルで明らかになってい6.

る 2）, 15）,16）．今岡らは中程度の線量率（60 mGy/h, 総線量：

今後期待される研究

4 Gy）思春期後のラットに被ばくさせると，乳がんの発今回の総説では，著者らの研究での (i) 思春期前後に放生率が非照射群と比べて有意に増加するが，低線量率（3射線で誘発したラット乳がんの DNA のメチル化の研究，〜24 mGy/h, 総線量：4 Gy）では有意な増加率が観察され(ii) 思春期前後で放射線被ばくした後の妊娠・出産経験に．ほかにも鶴岡らは，髄よる発がんリスクの変化とメカニズム，加えて (iii) 中性子芽腫のモデルマウスを用いて，線量率の違いによる髄芽腫

線や重粒子線の放射線被ばくリスクやメカニズム研究，の発生率を解析しており，高線量率と比べて低線量率では(iv) 被ばく時年齢に関する研究，(v) 放射線発がんとほかの髄芽腫の発生率が減少するが，線量率にかかわらず総線量

発がん因子の違いと修飾要因についてまとめた．

なくなることを報告している

31）

が 500 mGy を超えると放射線誘発の髄芽腫の割合が有意に増加することを報告している
5.

32）

放射線研究における被ばく時年齢や妊娠・出産の影響などの研究は，一般的な疫学調査と比べると母集団が小さい．

ため，研究間で結果が一致しないこともある．著者らの研放射線発がんの修飾要因と発がん因子による究はヒトでは明らかになっている被ばく時年齢と DNA メ

メカニズムの違い

チル化および妊娠・出産経験による放射線被ばく後の乳が先ほど妊娠・出産経験によって放射線誘発乳がんのリスんリスクの変化について明らかにした．動物実験結果がヒ

クやメカニズムが変化する著者の研究を紹介した．ここでトではどのように変化するかは，今後の原爆被爆生存者やは，放射線発がんのメカニズムがほかの発がん因子と異な放射線治療後の疫学研究の発展を期待したい．今回，放射るか，また修飾要因によってどのように変化するかを調べ

線発がん研究で使用されている様々なマウスとラットモデた研究を紹介したい．

ルを紹介した (Table 1)．一方，CRISPR/CAS9 などのゲ

今岡らは自然発生と放射線誘発のラット乳がんの遺伝子

ノム編集技術により生物種にかかわらずゲノム編集ができ発現パターンの違いを報告している 33）．ショウラーらはるようになっている 40）．これらの技術を用いれば，これ放射線誘発と化学発がん剤によって誘発したラット乳がんまでの動物実験モデルだけではなく，新しくヒトに関連しの PI3K/AKT 経路の活性化に大きな違いがないことを報た遺伝子変異を持つ動物モデルを作製することも可能であTable 1
動物種
ラット
マウス
マウス
マウス
マウス
ラット
ラット
マウス

146

動物モデル
Sprague-Dawley またはSprague-Dawley × Copenhagen F1
B6C3 F1
B6C3 F1
C57BL/6J または C3B6F1
C57BL/6
WistarFischer344 × Eker F1
B6C3 F1

紹介した放射線発がん研究の動物モデル
遺伝子型

臓器とがんの種類

参考文献

野生型

乳腺（乳がん）

2–4, 14–19, 31, 33–37

野生型
Patch1 ＋/−
Apc −Mlh1 −/−
野生型
Tsc2 ＋/−野生型

胸腺（リンパ腫）
小脳（髄芽腫）
腸管（腸管腫瘍）
腸管（腸管腫瘍）
肺（肺がん）腎臓（腎がん）肝臓（肝がん）20, 2221, 3224, 3925
27
29, 3038

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

る．複数の実験動物モデルでの放射線発がんリスクや修飾要因の研究が，ヒトの研究では明らかにすることができな
い放射線リスクの理解や推定に重要であると考える．しかしながら，動物実験に関する規制が近年強くなっているこ
とも事実である 41）, 42）．今後，動物実験が過去に行われた規模でできなくなる可能性もある．細木らはマンモスフィ
アの手法用いて細胞集団の放射線応答を，工藤らは細胞種ごとの放射線応答を解析している 43）, 44）．このような invitro の解析も，放射線被ばくによる発がん影響を明らかにすることに役立つかもしれない．また森岡らは放射線影
響に関する動物実験の解剖時のデータや組織標本のアーカ
イブ化 を 試 み て いる 45）．実 際 に 谷 ら は Shang ら のカロ
リー制限による発がん予防の研究データ 38）をモデル化することで，カロリー制限が固形がんのステップ数を増加させることで発がんを予防していることを明らかにしている 46）．また土居らは動物実験のデータを疫学的手法で解析する試みも行っている 47）．これらの試みによって，過去の動物実験データから新しい放射線影響に関する知見を発見することや放射線影響をモデル化することで定量的にすることも重要になると考えられる．今後の動物実験の規制強化や放射線関連の研究費の縮小などの研究環境の変化があったとしても，様々な方法で放射線影響研究を継続する必要があるのではないかと考えられる．
謝辞
今回紹介させていただいた研究の大部分は，量子科学技術研究開発機構放射線医学総合研究所放射線影響研究部で行われました．ここで関係者の皆様に感謝いたします．
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rat mammary carcinomas are mainly of luminal subtype
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in radiation-induced mouse T-cell lymphomas. Mutat.
Res. 779: 58–67, 2015147

医学物理 第 41 巻 第 3 号

23） Shang Yi, Sawa Y, Blyth BJ, et al.: Radiation exposure
enhances hepatocyte proliferation in neonatal mice but
not in adult mice. Radiat. Res. 188: 235–241, 201724） Oakamoto M, Yonekawa H: Intestinal tumorigenesis in
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radiation, inﬂammation and their interactions in colon
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the postnatally developing small intestine and colon of
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thoracic X-ray irradiation in wistar rats. Radiat. Res. 187:
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in cytokine expression in adult compared to developing
lung in mice after radiation exposure. Radiat. Res. 173:
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Eker rat model. Cancer Sci. 101: 616–623, 201030） Inoue T, Kokubo T, Daino K, et al.: Interstitial chromosomal deletion of the tuberous sclerosis complex 2 locus isa signature for radiation-associated renal tumors in Eker
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Radiat. Res. 191: 245–254, 201932） Tsuruoka C, Blyth BJ, Morioka T, et al.: Sensitive detection of radiation-induced medulloblastomas after acute or
protracted gamma-ray exposures in Ptch1 heterozygous
mice using a radiation-speciﬁc molecular signature. Radiat. Res. 186: 407–414, 201633） Imaoka T, Ymashita S, Nishimura M, et al.: Gene expression proﬁling distinguishes between spontaneous and radiation-induced rat mammary carcinomas. J. Radiat. Res.
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著者紹介

高畠

賢（たかばたけ・まさる）

現職，東京都立大学健康福祉学部准教授
専 門 は 放 射 線 生 物 学，発 が ん 研 究．
2015 年首都大学東京大学院博士課程修了（現，東京都立大学）．量子科学技術研究開発機構，アメリカのマイアミ大学，ジョージタウン大学で博士研究員に従事した後，現職に至る．

148

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exposure to ionizing radiation in B6C3F1 male mice. Int.
J. Cancer 135: 1038–1047, 201439） Morioka T, Yamazaki S, Yanagihara H, et al.: Calorie
Restriction suppresses the progression of radiation-induced intestinal tumours in C3B6F1 ApcMin/＋ mice. Anticancer Res. 41: 1365–1375, 2021
40） Chen S, Sun H, Miao K, et al.: CRISPR-Cas9: From
genome editing to cancer research. Int. J. Biol. Sci. 12:
1427–1436, 201641） Kurosawa TM: Japanese regulation of laboratory animalcare with 3Rs (Special Issue: Proc. 6th World Congress on
Alternatives & Animal Use in the Life Sciences). AATEX
14: 317–321, 200742） Tornqvist E, Annas A, Granath B, et al.: Strategic focus
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deﬁnition of rat mammary epithelial cell populations andtheir distinct radiation responses. Radiat. Res. 194: 22–
37, 2020
45） Morioka T, Blyth BJ, Imaoka T, et al.: Establishing theJapan-Store house of animal radiobiology experiments（J-SHARE）, a large-scale necropsy and histopathology
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Cancer Prev. 21: 115–120, 201647） Doi K, Kai M, Suzuki K, et al.: Estimation of dose-rate effectiveness factor for malignant tumor mortality: Joint
analysis of mouse data exposed to chronic and acute radiation. Radiat. Res. 194: 500–510, 2020

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 149–152 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

解説〈連載：RPT 誌特集〉

Radiological Physics and Technology (RPT) 誌に英語論文を投稿しよう！
(3) 研究個別指導プログラムを受講して―初めての英語論文：千里の道も一歩から―高済英彰 *
福島県立医科大学附属病院

Letʼs Submit a Manuscript to Radiological Physics and Technology (RPT)!
(3) What I Learned from JSRT Tutorial Program in Writing My First English Paper：First English Paper ̶A Journey of Thousand Miles Begins with a Single Step
Hideaki TAKASUMI*

Department of Radiology, Fukushima Medical University Hospitalping の精度や特徴を知ることは重要である．MOLLI は，はじめに最も多く利用されている精度の高い T1 mapping 手法であ

このたび，私は初めて英語論文を作成し，Radiological

るが，T1 値のバラつきが指摘されている．不均一な T1

Physics and Technology (RPT) 誌にアクセプトされましmap は，正常な心筋と病変との鑑別を困難にする．PC TI

た．論文作成当初は，英文には自信がなかったため，和文

prep は，使用するシーケンスやデータ取得方法が MOLLI

で作成するか英文にするか悩みました．そんな時，日本放と は 異 な る T1 mapping 手 法 で あ る．本 研 究 の 目 的 は，

射線技術学会の ｢若手研究者育成のための研究個別指導プ

PC TI prep を用いた健常心筋の T1 mapping の特徴を調

ログラム｣ を知りました．これは，研究の方法や論文のま査し，臨床評価への適応が可能か判定することである．調とめ方などについて悩みを持つ若手研究者のためのプログ

査対象は，健常心筋を模擬したファントムと 10 人の健常

ラムで，土井邦雄先生が直々に個別で指導してくださるとなボランティアの心筋とした．ファントムは，心筋の中隔によると，英語と側壁を再現するように PVA と空気との中間に設置した．

論文を作成する際は，まず和文で論文を完成させ，その後健常心筋の撮像面は短軸像とした．ファントム評価は，に英文化するとのことでした．私はその指導内容に共感

IR-FSE と PC TI prep による T1 値測定を行い，PVA と隣

し，本プログラムを受講いたしました．本稿では，私のよ

接する領域と空気と隣接する領域との比較を行った．まうに英語論文作成に悩む方が少しでも前向きに取り組む意

た，健常心筋の T1 mapping の評価は，PC TI prep による

欲に繋がればという思いで私が経験した内容をお伝えした

中隔と側壁との T1 値の比較を行った．ファントムの T1 値

いと思います．

は，IR-FSE では PVA 領域と空気領域と間に有意差はないうものでした．その指導内容は，木下1.

1）

英語論文の概要

かったが，PC TI prep では PVA 領域より空気領域の方が有意に小さかった．健常心筋の T1 mapping は，中隔と側RPT 誌 に 掲 載 さ れ た 私 の 論 文 は， Evaluation of the

壁との間に有意差はなかった．PC TI prep によるファン

homogeneity of native T1 myocardial mapping using

トムの空気領域の T1 値は，IR-FSE との誤差が−6.3% で

the polarity corrected inversion time preparation meth-

あった．その誤差は健常心筋の T1 値の変動に含まれるほ

od in a myocardial phantom and healthy volunteers.

ど小さいと考える．以上より，PC TI prep を用いた T1

Radiol Phys Technol. 2021; 14(1): 50–6. Hideaki Taka-

mapping は，T1 値の均一性が高い手法であり，臨床評価

sumi, Shinya Seino, Katsuyuki Kikori, Hironobu Ishi-への適応が可能であるといえる．」というものです．このkawa, Takashi Kanezawa, Shuhei Bannae, Shigehide

研究に関して，研究個別指導プログラムの受講からアクセ

Kuhara, Kunio Doi

プトまでの道のりを述べさせていただきます．

2）で す．そ の 概 要 は，「心 筋 の T1

mapping は，びまん性線維化の評価に有用といわれている．びまん性線維化を鑑別する上で，健常心筋の T1 map*

連絡著者 (corresponding author)

E-mail: takasumi@fmu.ac.jp149

医学物理 第 41 巻 第 3 号

2.

研究個別指導プログラムの内容てもよい．」とご指導いただきました．このアドバイスにより，Discussion における最も重要な課題が解決されま

本プログラムは，1 施設（地区）で複数の研究者が受講した．土井先生による適切なご指導により，不要な部分と，可能で，我々の施設では，4 名が受講いたしました．受講足りない情報に気づくことができました．これにより英語者 4 名のそれぞれの研究テーマは，MRI：2 名（心筋 T1

論文のゴールへの道筋が見えました．この個別指導プログラ

mapping における自作ファントム及び健常ボランティア

ムは，約 3 時間の講義でしたが非常に充実した内容でした．

による均一性の評価，拡散強調画像における自作ファント

その後は，約 1 年 2 カ月にわたり，メールによるご指導

ムを用いた歪みの評価），CT：1 名（ヘリカルスキャンにをいただきました．初めに，土井先生より「私の指導方針

おける CT 装置の実効スライス厚測定法に関する研究）,は，一方的な押し付けではなく，納得のゆく対話を基にす

PET：1 名（PET/MRI における減弱補正に関する研究）るものです．受講者の意見と反応，更に理解が大切です．」

でした．受講者は，それぞれの研究内容と希望する指導内とお言葉をいただきました．したがって，理解または納得容を事前に事務局へ提出し，個別指導当日は，提出した書できない内容については素直に意見を返し，私が理解し納類をもとに 1 名につき約 3 時間コースでそれぞれご指導い

得したうえで先に進むという流れでご指導をいただきましただくという形式で 3 日間にわたり行われました．私の場た．Summary について，「最終的に英文化することを考

合は，学会発表の内容を日本語でまとめたものを原稿の代えながら日本語を完成させ，次に，2〜3 個のまとまった用として提出し，当日は学会発表用スライドを使用して土

項目の日本語の文章を英語化することから始めるのがよい

井先生にプレゼン後，原稿資料とスライドを見ながら詳細です．更に，Summary は，研究全体についての簡潔な記にご指導いただくという流れでした．

述であり，詳細や考察で述べられることは省略するべきではじめに，英語論文作成について，土井先生より，「ます．」とご指導いただきました．Summary においては，ず要約またはサマリーから始め，最終的に英文化すること日本語で重要なポイントを簡潔かつ正確に記述することのを考えながら，日本語で正しい論文を仕上げ，セクション

重要性を理解することができました．英文については，ごとに英文化すること．そのほうが修正や構成の変化に対た と え ば， Myocardial T1 mapping is (has been recog-

応でき効率的である．」とご指導いただきました．また，nized as) useful in the diagnosis of diffuse ﬁbrosis. と「タイトルは，内容に応じて最適なテーマとなるよう最後いう文章では，「 is は単純な現在時制の表現であり，いに考えるほうがよい．そして，論文は，英語，日本語のどつも正しいという意味に解釈されますので強い表現です．

ちらにしても専門外の誰が読んでもわかる内容であるこ

若干弱めの表現のほうがよいと思います．」とアドバイスと．最も伝えたいことを書き，そのことを証明するためにをいただきました．日本語の内容に応じて英文も強弱をつ必要な結果のみ提示するように．」とご指導いただきまし

ける表現方法があることを理解しました．また， MOLLI

た．いずれも，論文作成における重要なポイントであり，is the (a) most widely used and highly accurate T1 map-

それらを考慮して原稿作成を始めました．Introduction でping method. という文章について，「ここで a と theは，2 つのテーマが混在しているため，最も重要なテーマには大きな差があります． theに絞るようご指導いただきました．それにより研究内容という意味ですが， a

目的が明瞭となりました．Materials and Methods では，とご教授いただきました．不定冠詞のはどんな条件でも最もとはそういう場合もある程度です．」
a

と定冠詞の

「心筋及び血液の T1 · T2 値について，文献を引用し，それthe

ぞれのファントムの値について根拠を述べるようにすることに気づきました．Introduction では，「何故この研究がと．実験回数について，日を分けて行った場合は，セット必要であるかを簡潔に述べることが最も大切であり，知見アップを変えて異なった日に 5 日間行ったと明記するこについては，後で，Discussion で述べてください．」とごと．英語では， 5 times

ではなく， 5 measurements

指導いただきました．他の文献から得られた知見のいくつである．」とご教授いただきました．「実験回数」の英語表

かを Introduction から Discussion に変更することで，研記について，使用する単語により意味が異なることを学び究の目的を明確に表現することができました．英文につました．Results では，phantom study と in vivo study といては，たとえば， Cardiovascular magnetic resonanceの結果が結びつく内容のみを使用するようご教授いただき

imaging (CMR) can provide much more information on

ました．これにより結果が整理されて簡潔になりました．

cardiac function of the heart such as ejection fraction

Discussion は，phantom study と in vivo study と の 結 果

and wall motion (as well as) blood ﬂow evaluation, as-の 相 違 が 課 題 で し た．こ の こ と に つ い て，「phantom

sessment of coronary artery and characteristic evalua-の使い方について，これまで曖昧な理解であったこ

study は使用した手法の違いによる真の結果であるが，intion such as edema, inﬂammation, and ﬁbrosis.

vivo study は様々なバリエーションによる複合的な結果で文章では，「多くのものをリスト化する場合は， as wellあり，各々の理由が明確に示されれば必ずしも一致しなく

as という表現を使用します．」とご教授いただきました．

150

という

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

解説

このような表現方法は，今後の論文作成においても役立つ

あ る の で す か，そ う な る か も し れ な い で し ょ う か？

ことであると思いました．Materials and Methods では，may ， can ， would ， could ， might ， should

ファントムの記述について，正確さに注意するようご教授などの使い方を学んでください．」とご指導いただきまし

いただきました．英文については，たとえば，「細い縦棒た．この文章は，「必ずそうなる」とは言い切れず，「そうは 180°反転パルスを表し，太い縦棒は画像取得を表しまなる可能性がある」が正しい表現であると考え， may

す．」と い う 和 文 に 対 し， The thin vertical bars repre-と し ま し た．し か し，「可 能 性 が あ る」の 英 語 表 現 は，sent 180° inverted pulses and the thick vertical bars

may 以外にも上記のように多数あり，それぞれ可能性のrepresent image acquisitions.

と記述したところ，土井強さが異なるため，根拠や確信の度合いにより，適宜使い

先 生 か ら は， The thin (and thick) vertical bars repre-

分けが重要であることを学びました．このように，土井先

sent 180° inverted pulses and the thick vertical bars

生による個別指導では，論文の構成に関する基本的な考え

represent image acquisitions (, respectively).

方から英文作成における細かな表現方法まで，非常に多くとご提案いただきました．翻訳すると「細い縦棒と太い縦棒は，その知識を与えていただきました．

れぞれ 180°反転パルスと画像取得を表しています．」とな

土井先生によるご指導のおかげでようやくすべての英文

り，簡潔な英文となりました．簡潔な英文を考慮して和文原稿が完成しました．そして，論文作成当初から目標としを書くことはかなり難しい作業です．しかし，この積み重て い た Radiological Physics and Technology (RPT) 誌 にねが英文作成のスキル向上には不可欠であることを改めて初めて投稿することができました．投稿後，初期の英文推

認 識 し ま し た． Native T1 mapping of the PC TI prep

敲が届き，原稿全体における英文の統一化や適切と判断さ

studies were performed (obtained) in single breath-

れる一部の修正を行いました．その後，最初の査読結果がholds.

とい届きました．査読結果も当然英文であるため，その内容をう表現が多数使用されていますが，殆ど当てはまりませ

理解することに苦労しましたが，土井先生や共著者の方々ん．ほかの表現を急速に学んでください．」とご教授いたから適切なアドバイスをいただきながら，査読者の質問にだきました．また， The image analysis used (was made

対し，自分たちの考えをなるべく誤解のないよう一つ一つby use of ) ImageJ 1.47v. と い う 文 章 で は，「used」を丁寧に説明するよう心がけて返答文を作成しました．2 回「made by use of」に修正していただきました． use

は，目の査読結果についても同様に返答し，その後，英文の最単に「ものを使う」という意味であるのに対し， make終推敲が届きました．これは，査読者とのやりとりにおい

use of …

という文章では，「英文の表現で performは，「〜を利用する」や「〜を活用する」といて生じた修正や変更に対応する最終的な英文推敲です．こう意味があり，その手法や物による利点にも焦点をあて，の推敲を参考に必要な部分を修正し，初期投稿から約 8 カ

幅広い意味やニュアンスで表現できる熟語であることを月後にようやくアクセプトとなりました．

学 び ま し た． Nonlinear curve ﬁtting using (based on)least squares algorithmという文章では，先ほどと同じおわりにような「を使用した」という表現について， based on

初めての英語論文作成は，本当に大変であることを身には「に基づく」という表現であり，式やアルゴリズムを利染みて感じましたが，とても大きな充実感と自信を与えて用 し て 算 出 し た な ど の 表 現 に お い て は， usingよりくれました．この研究を始めてから，様々な方にご協力とbased onの ほ う が 正 し い と ご 教 授 い た だ き ま し た．

ご助言をいただきながら研究を進め，論文の原稿をまとDiscussion では，「まず，重要な項目から順に言いたいこ

め，研究個別指導プログラムを受講し，論文がアクセプトとを簡単な言葉で要約して箇条書きにし，それぞれが，最されるまで約 3 年かかりました．「千里の道も一歩から」

終的にはそれぞれのパラグラフになります．そして，パラとはまさにこのことであると感じました．私は，この研究

グラフ毎に日本語を完成させ，英文化を完了させる方が有

個別指導プログラムを受講したことで英語論文を完成する

益です．また，全体を通じて，論文は，できるだけ，事実ことができました．この研究個別指導では，英語論文作成に基づき，誤解を少なくする文章が必要であり，英文化は，の手順に加え，英文の表現方法に関する考え方を学びまし

できるだけ柔軟性のある表現が必要です．そして，このよた．現在も英文表現のスキルアップのため，様々な英語文

うな英文表現は，多くの文献を読み，慣れるようにしてく

献や雑誌等を読むよう心がけています．土井先生による個ださい．」とご指導いただきました．英文については， In

別指導は大変有益であり，研究へのモチベーションに繋がB0 inhomogeneous areas, the phase shift (may (?)) oc-

る素晴らしい内容でした．この研究個別指導により土井先

cur, which can result in incomplete proton inversion by

生にご指導いただけることはとても貴重なことであり，英the inversion pulse.

という文章について，「英語による語論文作成の重要なスキルを身につけるチャンスだと思い現在形の表現は，いつも必ずそうなるという強い表現でます．英語論文作成で悩んでいる方は，是非，この研究個す．その表現は正しいですか？それともそうなる可能性が別指導プログラムの受講をお勧めいたします．
151

医学物理 第 41 巻 第 3 号

参考文献
1） 木下 尚：2 年間の研究個別指導から得た生涯の宝．日本放射線技術学会雑誌 73: 1303, 2017
2） Takasumi H, Seino S, Kikori K, et al.: Evaluation of thehomogeneity of native T1 myocardial mapping using thepolarity corrected inversion time preparation method in a
myocardial phantom and healthy volunteers. Radiol.
Phys. Technol. 14: 50–56, 2021

152

著者紹介
高済 英彰（たかすみ・ひであき）（現職名）福島県立医科大 学附属病院放射線部 主任放射線技師
被験者負担の少ない心臓の画像評価法について研究をしている．

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 153–154 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

表彰報告2020 年度 RPT 誌土井賞（優秀論文賞）・MCA・
優秀査読者賞表彰の報告
英語論文誌担当理事

納冨昭弘
2020 年度の RPT 誌土井賞（優秀論文賞）・MCA・優秀査読者賞が決定しました．JRC2021 の会期中に表彰式，受賞講演会が行われました．今回の土井賞は 2020 年に発行された Vol. 12–4, Vol. 13–1, Vol. 13–2, Vol. 13–3 に掲載された対象
論文 47 編の中から，診断物理分野，核医学・MRI 分野，放射線治療・計測・防護分野の 3 つのカテゴリにおける最優秀論文が選考され表彰されました．また，2018 年に掲載された論文のうち，最も引用された上位 3 編の論文に MCA が授与されました．併せて，優秀査読者 6 名も表彰されました．受賞された各分野の土井賞論文と MCA 論文，優秀査読者は以下の通りです．なお，土井賞受賞論文については，論文内容の紹介記事を掲載いたします．
1.

土井賞（優秀論文賞）【診断物理分野：Diagnostic Imaging】
論文名：Investigation of pulmonary nodule classiﬁcation using multi-scale residual network enhanced with 3DGANsynthesized volumes.
著

者：Yuya Onishi, Atsushi Teramoto, Masakazu Tsujimoto, Tetsuya Tsukamoto, Kuniaki Saito, Hiroshi Toyama,
Kazuyoshi Imaizumi, Hiroshi Fujita

巻

号：Vol. 13(2): 160–169【核医学・MRI 分野：Nuclear Medicine and MRI】
論文名：Evaluation of bone metastasis burden as an imaging biomarker by quantitative single-photon emission computed tomography/computed tomography for assessing prostate cancer with bone metastasis: a phantom andclinical study.
著

者：Kazuki Motegi, Norikazu Matsutomo, Tomoaki Yamamoto, Mitsuru Koizumi

巻号：Vol. 13(3): 219–229【放射線治療・計測・防護分野：Radiation Therapy Physics】
論文名：The impact of 4DCT-ventilation imaging-guided proton therapy on stereotactic body radiotherapy for lungcancer.
著

者：Yoshiro Ieko, Noriyuki Kadoya, Takayuki Kanai, Yujiro Nakajima, Kazuhiro Arai, Takahiro Kato, Kengo
Ito, Yuya Miyasaka, Ken Takeda, Takeo Iwai, Kenji Nemoto, Keiichi Jingu

巻

号：Vol. 13(3): 230–237
2.

MCA (Most Citation Award)

論文名：Classiﬁcation of early stage non-small cell lung cancers on computed tomographic images into histologicaltypes using radiomic features: interobserver delineation variability analysis.
著

者：Akihiro Haga, Wataru Takahashi, Shuri Aoki, Kanabu Nawa, Hideomi Yamashita, Osamu Abe, Keiichi
Nakagawa

巻

号：Vol. 11(1): 27–35

論文名：Novel real-time tumor-contouring method using deep learning to prevent mistracking in X-ray ﬂuoroscopy.
著

者：Toshiyuki Terunuma, Aoi Tokui, Takeji Sakae

巻

号：Vol. 11(1): 43–53

153医学物理 第 41 巻 第 3 号

論文名：Automated prediction of dosimetric eligibility of patients with prostate cancer undergoing intensity-modulated
radiation therapy using a convolutional neural network.
者：Tomohiro Kajikawa, Noriyuki Kadoya, Kengo Ito, Yoshiki Takayama, Takahito Chiba, Seiji Tomori, Ken

著

Takeda, Keiichi Jingu
号：Vol. 11(3): 320–327

巻

3.

優秀査読者賞

Mutsumi Tashiro, Heavy Ion Medical Center, Gunma University
Chisako Muramatsu, Faculty of Data Science, Shiga University
Pei-Jan Lin, Virginia Commonwealth University Medical Center
Takashi Hanada, Department of Radiology, Keio University
Tsutomu Zeniya, Graduate School of Science and Technology, Hirosaki University
Shunsuke Yonai, Department of Accelerator and Medical Physics, National Institute of Radiological Sciences, QST

154

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 155 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

論文紹介〈連載：RPT 誌特集〉

RPT 誌土井賞受賞論文
Title: Investigation of pulmonary nodule classiﬁcation
using multi-scale residual network enhanced with
3DGAN-synthesized volumes
Authors: Yuya ONISHI, Atsushi TERAMOTO, Masakazu
TSUJIMOTO, Tetsuya TSUKAMOTO, Kuniaki SAITO,
Hiroshi TOYAMA, Kazuyoshi IMAIZUMI, Hiroshi

図1

FUJITA

本論文手法の概要（元論文より転載）

Publish: 13(2):160–169, 2020
タイトル：3DGAN の生成データによって強化されたマル
チスケール残差ネットワークを用いた肺結節分類の検討
著者：大西佑弥，寺本篤司，辻本正和，塚本徹哉，齋藤邦明，外山宏，今泉和良，藤田広志

図2

生成された擬似肺結節（左から良性／悪性）

肺がんの診断において，検出能に優れ，微細部位まで観く捉えたものを生成することができた．3DCNN による分察できるCT 検査は欠かすことのできない主流検査である．

類の結果，良性識別率 74.1%, 悪性識別率 90.9% となり，

しかし現状，その読影の難しさから，肺結節の良悪性をCT

3DGAN で生成した擬似肺結節を用いない場合と比較し総画像のみで判断するには困難な場合が多い．そのため，悪性合識別率は約 6% 向上した．

が疑われると生検による診断が必要となる．生検は体への負少数データしか得られない医用画像においても擬似肺結担が大きく，また本来行われずに済む良性の患者に対する不節をプレトレーニングとして利用することで分類精度が向必要な生検が多いことが懸念されている．よって画像診断による高い鑑別精度が求められている．そこで我々は，畳み込みニューラルネットワーク (Convolutional Neural Network:

CNN) を導入することで良悪性の自動鑑別を行う．しかし，医学系研究においてCNN で必要とされる膨大なデータを収集することは，倫理に関する問題や時間的制約などにより困難とされている．そこで近年注目されている敵対的生成ネッ

トワーク (Generative Adversarial Networks: GAN) を用いて新たな擬似肺結節画像を大量に生成し利用することで，CNN の鑑別精度を向上させた 1）〜3）．
本論文の概要を図 1 に示す．初めに，医師によって指定された結節を中心とする異なるサイズの三次元領域を抽出する．各領域に対し，3DGAN の学習をそれぞれ行うことで擬似肺結節を生成する．良悪性分類を行う3DCNN は，各領域の結節を複数入力し最終層で統合させる Multi-Scale
3DCNN（M-Scale 3DCNN）の 構 造 と し た．M-Scale上したため，本手法の有効性が確認できた．今回使用した症例は，画像診断のみでは判別ができず最終的に生検まで行われており，放射線科医によっても鑑別することが難しかった症例である．また肺がんに対する実際の診断プロセ
スは，呼吸器科医や放射線科医などの長年の知識や経験の元，画像診断のみならず咳や胸痛，喫煙歴などさまざまな患者情報をもとに判断を行っている．しかし本手法のCNN では CT 画像のみで肺結節の鑑別を高精度に行えることが可能であった．よって本手法を用いることで，今まで画像上で鑑別することが難しく，生検に回されていた良性疾患の患者をさらに正確に診断できる可能性が示唆され，良性結節を有する患者の不必要な生検を少しでも減らすことにつながることが期待できる．
参考文献に示す．生成された擬似肺結節は良性では主に球形を示

1） Onishi Y, et al.: Automated pulmonary nodule classiﬁcation in computed tomography images using a deep convolutional neural network trained by generative adversarial
networks. Biomed. Res. Int. 6051939: 1–9, 20192） Onishi Y, et al.: Multiplanar analysis for pulmonary nodule classiﬁcation in CT images using deep convolutional
neural network and generative adversarial networks. Int.
J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 15: 173–178, 20193） Onishi Y, et al.: Investigation of pulmonary nodule classiﬁcation using multi-scale residual network enhanced with
3DGAN-synthesized volumes. Radiol. Phys. Technol. 13:
160–169, 2020

し，悪性ではスピキュラがある結節など良悪性の特徴をよ

執筆者：大西佑弥（浜松ホトニクス株式会社）

3DCNN の学習は，初めに3DGANにより生成した擬似肺結節で事前学習を行い，次に実肺結節を入力として学習済み
モデルを再学習することで総合的に良悪性を分類する．
本手法の有効性を確認するため，気管支鏡生検にて病理診断の確定した 60 症例の単純 CT 画像を解析対象とした．
使用した良性の結節症例は，悪性であることが棄却できずに医師によっても鑑別が難しいとされたもののみを対象としている．3DGAN によって生成された擬似肺結節を図 2

155

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 156 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

論文紹介〈連載：RPT 誌特集〉

RPT 誌土井賞受賞論文
Title: Evaluation of bone metastasis burden as an imaging biomarker by quantitative single-photon emission
computed tomography/computed tomography for assessing prostate cancer with bone metastasis: a phantom
and clinical study
Authors: Kazuki MOTEGI, Norikazu MATSUTOMO,
Tomoaki YAMAMOTO, Mitsuru KOIZUMIPublish: 13(3): 219–229, 2020

タ イ ト ル：前 立 腺 が ん の 骨 転 移 評 価 に お け る 定 量 的
SPECT/CT を用いたイメージングバイオマーカーの有用性―ファントムと臨床データによる検討―
著者：茂木一樹，松友紀和，山本智朗，小泉満

前立腺がんは造骨型骨転移を呈することが多く，進行がんにおける骨転移の罹患率は 65〜75% と他の疾患よりも高図1

MBV, SUVmean, TBU の算出方法．SPECT (a) と CT(b) 画像より，SPECT の骨集積のみ（152 Hounseﬁeld
Unit 以上）を抽出し (c)，その後 SUV しきい値を用いて骨転移集積を抽出する (d)

量評価が期待される．本研究では，新たな定量指標の精度と有用性の検討を目的とした．

い．骨転移は予後への影響と疼痛や病的骨折などの骨関連

われわれは，骨シンチグラフィに特化したファントムを事象による Quality of life の低下が懸念される．近年は治用いて新たな定量指標である MBV と SUVmean, TBU の定

療法の選択肢が増え，早期発見・早期治療が重要となる．

量精度を SUV しきい値と模擬病変サイズ，集積量を変化

骨転移の画像診断は Computed tomography(CT) や Mag-させ評価した．次に，ホルモン療法前後に骨シンチグラ

netic resonance imaging (MRI), 骨シンチグラフィなどがフィを施行した前立腺がん患者 37 症例を対象とした臨床用いられる．そのなかでも骨代謝の亢進を反映する骨シン評価を行った．臨床評価では，患者を骨転移が改善，増悪，チグラフィは，全身のスクリーニングや治療効果判定など

著変なしの 3 つの群に分け，MBV, SUVmean, TBU と BSIを目的に実施され，骨転移診断のスタンダードと考えられの変化を比較した．ファントム実験において，TBU の定て い る．し か し，骨 転 移 の 治 療 効 果 判 定 に お い て，

量精度は SUV しきい値を 7 に設定した際，模擬病変サイ

Response evaluation criteria in solid tumors で は 骨 シ ン

ズや集積量に依存せず最も安定した．次に臨床評価では，チグラフィは骨病変の測定に適さないとあり，他のモダリ

TBU が 3 つの患者群において有意な差を示し，Receiver

ティにおいても造骨型骨転移は測定不可能とある．それゆ

Operating Characteristic 解 析 に お い て TBU（Areaえ，骨シンチグラフィにおける治療効果判定は読影医によ

under the curve (AUC); 0.968）と BSI (AUC; 0.977) の診る定性評価が主に行われており，客観性に乏しい．

断精度が高かった．これらの結果より，前立腺がんの骨転

この問題の解消に向け，さまざまな定量評価が試みられ移評価に SPECT/CT のイメージングバイオマーカーが有ている．全身像を用いた Extent of disease や Bone scan in-用となる可能性が示唆された 1）．更なる検討が行われ，前dex (BSI) は，骨転移の広がりを定量化し，予後予測や治療

立腺がん骨転移の定量評価手法の確立への貢献となること

効果判定に応用されている．また Single-photon emissionが期待される．

computed tomography (SPECT)/CT の普及に伴い CT を用いた減弱補正や，散乱線補正，空間分解能補正技術が進歩
し，集積を正規化する Standardized uptake value (SUV)が算出可能となった．そして，SUV を応用した定量指標とし て Metabolic bone volume (MBV) と Total bone uptake(TBU) が登場した．MBV は SUV をしきい値とした体積で，TBU は MBV と MBV 内の平均 SUV (SUVmean) との積である（図 1）．新たな定量指標により，骨転移の客観的な定

156

参考文献
1） Motegi K, Matsutomo N, Yamamoto T, et al.: Evaluationof bone metastasis burden as an imaging biomarker by
quantitative single-photon emission computed tomography/computed tomography for assessing prostate cancer
with bone metastasis: A phantom and clinical study. Radiol.
Phys. Technol. 13: 219–229, 2020
執筆者：茂木一樹（がん研究会有明病院）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 157 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

論文紹介〈連載：RPT 誌特集〉

RPT 誌土井賞受賞論文
Title: The impact of 4DCT-ventilation imaging-guided
proton therapy on stereotactic body radiotherapy forlung cancer
Authors: Yoshiro IEKO, Noriyuki KADOYA, Takayuki
KANAI, Yujiro NAKAJIMA, Kazuhiro ARAI, Takahiro
KATO, Kengo ITO, Yuya MIYASAKA, Ken TAKEDA,
Takeo IWAI, Kenji NEMOTO, Keiichi JINGU
Publish: 13(3):230–237, 2020

タイトル：肺癌 SBRT における 4D-CT から作成した肺換
気画像に基づく陽子線治療の有効性について

図1

3D-CRT, VMAT, PT により立案した Functional planの比較

著者：家子義朗，角谷倫之，金井貴幸，中島祐二朗，新井一弘，加藤貴弘，伊藤謙吾，宮坂友侑也，武田賢，岩井岳夫，根本建二，神宮啓一

ed arc therapy: VMAT）, 陽 子 線 治 療 (proton therapy:PT) において，それぞれ立案し，3D-CRT, VMAT と比較した PT の有効性について検討した．

肺癌の放射線治療においては，有害事象の一つである放代表症例を図 1 に示す．CT 画像と 4D-CT ventilation 画

射 線 肺 障 害（radiation-induced lung injury: RILI）が 懸像に，3D-CRT, VMAT, PT それぞれで立案した Functional

念される．その RILI を軽減させる試みの一つとして，機plan による線量分布を重ねた図を示す．いずれも，腫瘍へ

能肺領域への線量を低減した治療計画（以下「Functionalの線量集中性を維持しながら，機能肺領域への線量を最大plan」という．）が考案されている 1）, 2）．Functional plan

限低減させた Functional plan による線量分布を示す．機の立案には局所的な肺機能情報が必要であるが，計画のた能肺領域への線量において，高線量に関しては差がみられめに核医学等の機能画像を撮像することは追加のコストやなかったが，中線量・低線量に関して，3D-CRT, VMAT で被ばくを生じることになる．そこで近年，四次元 CT（four-は対側肺の機能肺領域に対しても線量の広がりがみられる

dimensional computed tomography: 4D-CT）画 像と非 剛

一方で，PT では機能肺領域を避けて腫瘍に照射できている体 画 像 レ ジ ストレ ー ション (deformable image registra-

ことがわかる．したがって，Functional plan を陽子線治療

tion: DIR) と呼ばれる画像変形技術により肺換気画像を作に応用することで，X 線治療よりも機能肺領域に対する中成 す る 4D-CT ventilation imaging が 注 目 さ れ て い る．

線量・低線量の低減が可能となり，RILI の軽減に期待でき

4D-CT は腫瘍の呼吸性移動を評価するために放射線治療計ると考えられる．

画時に撮影されるため，治療ワークフローの中で肺機能画像を取得できる利点があり，この 4D-CT ventilation 画像に基づいた Functional plan の有効性は先行研究で報告されている．しかし，これらは X 線治療における報告が

1）
, 2）

多く，他の放射線治療における報告は少ない．
そこで本研究 3）では，この Functional plan の技術を陽子線治療に応用した．陽子線は X 線と物理特性が異なり，物質中で停止する寸前に高線量を物質に付与するため，腫瘍への線量集中性が高く，リスク臓器への線量低減に有効であるとされている．したがって，この性質を利用して更なる機能肺領域への線量低減が期待できると考えた．4DCT ventilation 画像に基づいた Functional plan を，三次元原体照射（three-dimensional conformal radiotherapy:
3D-CRT）, 強度変調回転放射線治療（volumetric-modulat-

参考文献
1） Kadoya N, Cho SY, Kanai T, et al.: Dosimetric impact of
4-dimensional computed tomography ventilation imaging-based functional treatment planning for stereotactic
body radiation therapy with 3-dimensional conformal
radiation therapy. Pract. Radiat. Oncol. 5: e505–12, 2015
2） Faught AM, Miyasaka Y, Kadoya N, et al.: Evaluating thetoxicity reduction with computed tomographic ventilation
functional avoidance radiation therapy. Int. J. Radiat. Oncol.
Biol. Phys. 99: 325–333, 20173） Ieko Y, Kadoya N, Kanai T, et al.: The impact of
4DCT-ventilation imaging-guided proton therapy on stereotactic body radiotherapy for lung cancer. Radiol. Phys.
Technol.: 1–8, 2020
執筆者：家子義朗（岩手医科大学）

157

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 158–159 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

論文紹介〈連載：RPT 誌特集〉

最近の RPT 誌レビュー論文から
Title: New solutions for automated image recognition and identification: challenges to radiologic
technology and forensic pathology
Authors: Junji Morishita, Yasuyuki Ueda
Radiol. Phys. Technol. 14: 123–133, 2021
和訳タイトル：放射線診療関連技術および法病理学における自動画像認識および自動識別技術
著者：杜下淳次，上田康之と定義した研究が胸部単純 X 線画像に対して行われている 3）．頭部 scout MR 画像 4）では 3 次元画像から構築した
MPR, 体幹部 scout CT 画像（図 2）5）では局所特徴点を生体指紋として用いた研究が行われている．図 2 は，同一患者の比較（中央と右）および別人患者の比較（中央と左）であり，対応する局所特徴点を結線している．線の数が類似性の強さを示しており，同一患者である可能性が高くな
6）
る．さらに最近では死後 CT 画像等（図 3）などを利用した法病理学や法歯学分野での研究も増加する傾向にある．
これらの研究成果の応用事例として，今日の医療が抱える
医療過誤等の抑止につなげる試み，医療従事者の過重労働

Image recognition（画像認識）は，対象となる画像の問題に対する課題解決など臨床業務を支援するソリュー

特徴を機械が認識し識別する技術で，パターンマッチング

ションとしての活用，さらには法病理学分野における個体技術はよく用いられる手法の 1 つである．一方，バーコーの生体特徴の抽出による身元確認による大規模災害時の犠ドに代表される automated identiﬁcation technology（自牲者やその他の身元不明者の個人識別などへの利用が見込

動識別技術）は，人間ではなく機械が ID コードを読み取っまれる．

て情報を認識・識別する技術である．最近ではこれら 2 つ

放射線診療関連技術や法病理学および法歯学の分野におの技術に人工知能が加わったことで，益々技術革新が進
み，利用拡大が期待されている．例えば日常生活では，指紋や虹彩，手の静脈走行などの様々な生体特徴から本人を認証する「生体認証技術」が現金自動預け払い機やスマー
トフォン，PC にも搭載され，身近な技術となっている（図 1）1）．
生体認証技術の根幹をなす画像認識・自動識別技術は，
WEB 上で類似した静止画像や動画像，文字の検索には欠
かせない技術である．医用画像にこれらの技術を利用する
試みは，個人情報保護の観点から研究開発が立ち遅れている．このような状況の中で，類似した症例の活用とその意
義に関する報告がある 2）．また，Ｘ線画像上で個人の特徴を示す画像の一部分を biological ﬁngerprints（生体指紋）

図2

図3
図1

158

生体認証に利用される様々な生体特徴 1）

体幹部 scout CT 画像を利用した患者自動認証技術 5）

法病理学分野での骨画像を用いた性別判定と個人識別(a–d)，死後 CT 画像のポジショニング補正 (e–h) と体内金属検出のための CT scout 画像の例 (i)1）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

けるディジタルＸ線画像や死後 CT 画像への応用 7）についての研究開発はまだ初期段階にあるが，今後益々その重要性が認識されると考えられる．このレビューでは，法人類学における個人識別の歴史から自動的な医用画像の認識及び識別技術の概説，そして放射線診療関連技術と法病理学分野への応用について，2020 年までの研究成果の概要と課題・将来展望を述べている．
参考文献
1） Morishita J, Ueda Y: New solutions for automated image
recognition and identiﬁcation: Challenges to radiologic
technology and forensic pathology. Radiol. Phys. Technol.
（2021 on-line ﬁrst）
2） Muramatsu C: Overview on subjective similarity of images for content-based medical image retrieval. Radiol.
Phys. Technol. 11: 109–124, 2018
3） Morishita J, Katsuragawa S, Sasaki Y, et al.: Potential

論文紹介

usefulness of biological ﬁngerprints in chest radiographs
for automated patient recognition and identiﬁcation.
Acad. Radiol. 11: 309–315, 2004
4） Ueda Y, Morishita J, Kudomi S, et al.: Usefulness of
biological ﬁngerprint in magnetic resonance imaging forpatient veriﬁcation. Med. Biol. Eng. Comput. 2016; 54:
1341–51.
5） Ueda Y, Morishita J, Hongyo T: Biological ﬁngerprint
using scout computed tomographic images for positive
patient identiﬁcation. Med. Phys. 46: 4600–4609, 20196） Matsunobu Y, Morishita J, Usumoto Y, et al.: Bonecomparison identiﬁcation method based on chest computed tomography imaging. Legal Med. 29: 1–5, 20177） Latham K, Bartelink E, Finnegan M: New perspectives inforensic human skeletal identiﬁcation. 2018; Academic
Press

執筆者：杜下淳次（九州大学医学研究院），
上田康之（大阪大学医学系研究科）

Author: Junji Morishita, Yasuyuki Ueda
Abstract: This is a review on biological ﬁngerprint for radiologic technology and forensic pathology by JSRT and JSMP (https://www.jsmp.org/en)
注）本論文紹介は JSRT 誌との合同企画により両学会誌に掲載しております．

159

医学物理 第 41 巻 第 3 号

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 160 (2021)

論文紹介〈連載：RPT 誌特集〉

最近の RPT 誌レビュー論文から
Title: Photon counting detectors and their applications ranging from particle physics experiments toenvironmental radiation monitoring and medical
imaging
Authors: Ryosuke Ota
Radial. Phys. Technol. 14: 134–148, 2021

図1

PMT 動作原理の概略図

図2

SiPM 動作原理の概略図

和訳タイトル：光子計数検出器と素粒子実験，環境放
射線計測，医療イメージングに亘るアプリケーション
著者：大田良亮
素粒子実験，環境計測，医療イメージングなど，放射線を利用し，所望の情報を得るアプリケーションにおいて，光検出器，特に光子計数可能な光検出器は必要不可欠である．
これらの分野に用いられる光子計数可能な代表的な光検出器として光電子増倍管 (Photomultiplier Tube, PMT), Silicon Photomultiplier (SiPM) が挙げられる 1）．いずれの検出器（特にPMT）も長い歴史の中で研究，開発されてきたが，今日でもその性能向上のための改善が日々なされている．

tion, SPTR) などが TOF-PET 装置の TOF 性能を決定する大きな要因となる．近年のSiPMは，PDEは50%以上 (@410 nm)

本誌ではまず前半で PMT, SiPM それぞれの動作原理とと高く，また SPTR も半値全幅で 100 ps 前後と非常に良い

その特性について触れる（図 1，2）．単一光子を電気信号値となっている 2）．したがって，近年の TOF-PET 装置ではに変換し，人間が光子を認知できるようにするという役割

SiPM がしばしば光検出器として利用される．今回は上記のの上では両者に差異はない．しかし，光電変換から信号読二つを例に挙げたが，当然ではあるが，様々なアプリケー

み出しまでに利用する物理現象が異なるため，当然，互いションごとに必要とされる光検出器は大きく異なる．

の得意・不得意が存在する．一つの誌内で両者の特性を載繰り返しになるが，本誌では PMT 及び SiPM の動作原せることで読者がそれらを比較し，研究開発を行ううえで理とその特性に始まり，それらの光検出器を用いたアプリ

その特性を理解し選別しやすくなるように努めた．

ケーションの例を挙げる．両者の特性を一つの誌内で述べ誌の後半では PMT, SiPM が利用されているアプリケー
ションについて触れる．上で述べたような，素粒子実験，環境計測，医療イメージングなど，いずれも放射線を計測するという点では類似しているが，それぞれは独立したアプリ
ケーションであり，必要とされる検出器の性能は当然大きく異なる．例えばカミオカンデのようなニュートリノ実験では大面積かつ低ノイズな光検出器が要求される．PMT は大きいもので 20 インチサイズのものまで世の中では広く普及されており，その点では PMT が SiPM よりも有利である．一方で，医療イメージング，例えば飛行時間差陽電子断層撮像（Time-of-Flight Positron Emission Tomography, TOFPET），では光検出器の検出効率 (Photodetection efﬁciency,

ることでそれぞれを比較しやすくし，読者の今後の研究開発の助けになることを願う．
参考文献
1） Ota R: Photon counting detectors and their applications
ranging from particle physics experiments to environmental radiation monitoring and medical imaging. Radiol.
Phys. Technol. 14: 134–148, 2021
2） Gundacker S, Martinez Turtos R, Kratochwil N, et al.:Experimental time resolution limits of modern SiPMs and
TOF-PET detectors exploring different scintillators andCherenkov emission. Phys. Med. Biol. 65: 025001, 2020

執筆者：大田良亮（浜松ホトニクス株式会社中央研究所）

PDE) や 単 一 光 子 時 間 分 解 能 (Single photon time resolu-

Author: Ryosuke Ota
Abstract: This is a review article on photon counting detector for radiation measurement by JSRT and JSMP (https://www.jsmp.org/en)
注）本論文紹介は JSRT 誌との合同企画により両学会誌に掲載しております．

160

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 161–165 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

施設紹介
群馬大学重粒子線医学研究センターの紹介
田代睦*

群馬大学重粒子線医学研究センター

Introduction of Gunma University Heavy Ion Medical Center
Mutsumi TASHIRO

Gunma University Heavy Ion Medical Center

1．施設概要物理学部門には筆者を含めて現在 8 名の教員が所属している．当センターおよび関連組織との関係について図 1 に示

群馬大学では，放射線生物学及び臨床研究に基づく重粒す．混乱を招きやすいが，医学部附属病院の診療組織とし子線治療法の高度化とその実現のために必要とされる治療て，また，治療施設の名称として，「重粒子線医学セン技術の開発を目指し，重粒子線医学全般に係わる研究を円ター」（「研究」という文字がないセンター）があり，重粒滑に推進するため，2005 年 6 月に群馬大学重粒子線医学

子線医学研究センターの医師や物理教員が協力している．

研究センターを設立した．2010 年 3 月の重粒子線治療開

大学院腫瘍放射線学や附属病院放射線科の医師も協力して始に向けて，治療照射施設や診療体制を整備することが大いる．重粒子線医学センターには院内の看護部や放射線部

きな責務の 1 つであった．現在，学部や大学院とは独立しからもそれぞれ看護師や診療放射線技師が配属されていた組織である重粒子線医学推進機構の中に「重粒子線医学

る．ちなみに，重粒子線医学研究センターおよび重粒子線研究センター」が研究と教育を行う組織として位置づけら

医学センターの英語名称としては，既に広く使われてきた

れており，筆者の所属（主担当）はその物理学部門である．

「Gunma University Heavy Ion Medical Center （略称GHMC）」が，両センターの区別なく使用されている．区
別 し た い 場 合 に は，そ れ ぞ れ「Research Institute」か「Clinical Division」を付することとしている．（学外の方や外国人研究者に（学内の部外者でさえ）これら組織や名称の区別を正確に伝えることは難しく，一般には特に意識しなくても問題ないと思っている．）本稿ではタイトルの組織を中心に，我々医学物理教員が関わる図 1 の関連組織
での活動も含めて紹介させて頂く．
我々の活動拠点である昭和キャンパスおよび重粒子線医学センターの外観を図 2 に示す．重粒子線医学センターは病院本棟からは少し離れた場所にあり，建屋の大きさはお図1

群馬大学重粒子線医学研究センターおよび関連組織との関係

図2

よそ 65 m×45 m である．この中に，重粒子線（炭素イオ

群馬大学昭和キャンパス (a) および重粒子線医学研究センター外観 (b)* 連絡著者 (corresponding author) 群馬大学重粒子線医学研究センター［〒371–8511 群馬県前橋市昭和町 3–39–22］
Gunma University Heavy Ion Medical Center, 3–39–22 Showa-Machi, Maebashi, Gunma 371–8511, Japan
E-mail: tashiro@gunma-u.ac.jp

161

医学物理 第 41 巻 第 3 号

図3
表1

重粒子線シンクロトロン加速器 (a) および治療室 (b)

重粒子線治療の主なスタッフと人数

医師（X 線治療等含む）
看護師
診療放射線技師
物理教員［うち医学物理士］
運転技術者 (Operator)
治療計画技術者 (Dosimetrist)
実験サポート技術者

約 25
12
12
8［5］
10
5
2

2020 年度でおよそ 570 名である．こちらの放射線治療装置類も稼働開始から十数年が経過し，今後順次更新予定となっている．
2．教育活動
医学物理学分野の大学院教育として，2008 年度から博士課程（医科学専攻）が，2009 年度から修士課程（生命ン線）のイオン源や加速器（線形加速器・シンクロトロ

医科学専攻）が開講されている．現在，大学院医学系研究ン），治療照射室 3 室（A 室水平，B 室水平・垂直，C 室水科の協力講座として「重粒子線医学物理・生物学」分野が平の 4 ビームポート）と研究開発用照射室 1 室（D 室垂直あり，そこに修士課程および博士課程の大学院生が所属しポート）が設置されている．加速器や治療室の写真を図 3ている．当分野は，医学物理学領域または放射線生物学領に示す．治療室はワブラー電磁石による拡大照射法（いわ域を志望する学生を受け入れており，前者を物理学部門のゆるパッシブ照射法）を用いた照射野形成装置が具備され教員，後者を生物学部門の教員が指導している．また，当ており，D 室はスキャニング照射が可能な装置で実験研究センター医学部門や大学院医学系研究科腫瘍放射線学，附に利用されている．その他，治療計画や治療中の確認に用属病院放射線科の医師とも協力しており，各分野に属する

いられる CT シミュレーション室 2 室，MRI 室，PET/CT

大学院生を相互に協力して指導するなど，実際にはフレキ室（重粒子線照射による自己放射化測定用）が備えられてシブルに対応している．

いる．図 3(b) に示すように，治療室 B には室内 CT が設置

当分野の修士課程は，2014 年度より医学物理士認定機されており，治療直前の患者状態を確認可能である．重粒構の認定医学物理教育コースに認定されている．「医学物

子線治療運用の主なスタッフの内訳を表 1 に示す．医学物

理コース」では履修すべき授業が多くなるが，単位の条件

理業務に関することとして，日々の測定は運転技術員が主を満たせば医学物理コース修了が認定される．授業の一部に行い，物理教員が確認している．重粒子線および X 線

は，筑波大学がホストとなって整備されている「がんプロ

IMRT の治療計画作成および確認は物理教員および治療計

全国 e-learning クラウド」でも提供されている．また，「放画技術者が担当している．実験サポート技術者は物理・生

射線生命医科学コース」では群馬県立県民健康科学大学大物実験を含めて研究利用時の装置運転などを行っている．

学院と連携しており，一部の授業を連携科目として相互に

通常点検日となっている月曜日以外の平日の朝から夕方ま受講できる．例えば，医学物理実習では重粒子線を用いたでは治療が行われており，治療終了後に QA 測定等が行わ測定などの実習を一緒に本施設で行うなどしている．

れている．木曜日の治療終了後と週末土日に研究目的で装本学医学系研究科の博士課程では，重粒子線医学・生物置が利用されている．重粒子線の年間治療患者数は 2020

学および重粒子線先端臨床に加えて，高度医療機器やその年度 740 名で，2010 年の治療開始から累計で 4,700 名を超運用技術の研究開発を担う世界的なリーダーを養成するこえる治療が行われている．

とを目的として，2011 年度から「重粒子線医工学グロー

附属病院の放射線部には，X 線治療用のリニアック 3 台

バルリーダー養成プログラム」が文部科学省に採択されや室内 CT 設置型の小線源治療装置（マイクロセレクトロ

た．学術研究支援のための奨学金制度や研究費の助成，企ン）があり，必要に応じてそれらへの協力（主に IMRT の業や国内外の関連医療施設でのインターンシップ，学生の治療計画やリニアック装置品質管理の一部）も行ってい研究成果発表に対して国内外の研究者を招いて行われる

る．重粒子線治療を除く放射線治療の年間治療患者数はQualifying Examination など，質の高い若手研究者を養162

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

表2

施設紹介

重粒子線医学物理・生物学分野の学生数（2021 年度前期）
医学物理学

博士課程
修士課程
理工学府博士前期課程
理工学部
MD-PhD コース（医学科生）

4［2］
5［2］
2
1
2

放射線生物学
4［2］
1［1］
―
―
4

括弧［ ］内はそのうちの留学生数を示す．腫瘍放射線学から医学
物理に参加している学生も含む．

照射技術の高度化に資する研究・開発」と言えるのではな
いかと思う．高度化とは，高性能化，高精度化，高効率化，高機能化などの意味を含んでおり，要は重粒子線治療（放射線治療）を更に良くして発展させていこうとする取り組みである．本学は重粒子線治療装置を持つ数少ない大学であるため，当然ながら重粒子線に関する研究が多いが，そのことが当分野の特徴であると言える．研究テーマを内容によって以下のように分類し，その中でいくつか紹介した
い．ただ，各研究テーマの分類は 1 つに限定できるもので成するために優遇されたプログラムとなっている．現在文はなく相互に関連しているため，便宜的なものであること

部科学省からの助成は終了しているが，学内外委員の先生をご了承頂きたい．

からの評価や要望が高いことから大学独自に継続してお①線量・線質・飛程など治療（線量）精度向上に資する機り，2019 年度からは本学理工学府（大学院）にも医学・器や測定方法の研究・開発

理工学融合型の「重粒子線医理工連携コース」を設置し，半導体検出器を用いた線質測定では，微細加工された半医理工連携を更に強化している．本プログラムの理工学府

導 体 検 出 器 に よ り，線 量 と と も に 線 質（LET・Lineal

博士前期課程は本年度より認定医学物理教育コースに認定

Energy）を直接測定することができ，それによって重粒されている．

子線の生物効果比 (RBE) を測定により定量することで高理工学部との連携としては，上記プログラムに先行して精度な QA/QC システムの確立を目指している．これは豪既に 2018 年度より理工学部学生を受け入れて重粒子線治州ウーロンゴン大学や理工学府とも協力している．コンプ

療医学物理学に関する卒業研究を行う取り組みを始め，現

トンカメラを用いた研究では，核医学診断への応用として

在は理工学府大学院生もこちらに参加している．また，重の体内多核種位置の同時画像化から，最近では画像再構成

粒子線医学研究センターの教員が理工学府の授業の一部を法の改善や重粒子線の飛程測定への応用に取り組んでい担当するなど，研究・教育面で連携している．現在，重粒る 1）．ガフクロミックフィルムを用いた重粒子線の線量測

子線医学物理・生物学分野に属する学生数を表 2 に示す．

定では，フィルム応答の LET 依存性を考慮する必要があ

本節冒頭に述べたように，当分野は基本的に医学系研究科

るが，線量と LET を同時に定量化する方法を開発し，治の大学院生が主であるが，理工学部（理工学府）の学生も療ビーム計測に応用しようとしている 2）．その他，重粒子参加しており，また，医学科生が学部在籍時より研究に参線 CT や X 線フォトンカウンティング CT, 二重エネルギー

加する MD-PhD コースの学生も参加している．医学系研CT による阻止能比の精度向上に向けた検討も行ってい

究科の学生も，理工系や放射線技術系出身者のいずれもがる．

入っており，さらに留学生もこれまで多く在籍しており，②標的位置精度向上に資する研究・開発

多様性に富んでいる．当分野に在籍することは，学生同士

重粒子線治療はシャープな線量分布により標的への線量

様々なバックグランドを持つ人々との交流が可能であり，集中性が高い方法であるが，それゆえ標的が照射位置を外学生にとって新鮮で貴重な経験になると思われる．

れた場合やビーム上流の構造変化の影響も大きいことが懸

各学生は我々教員と相談して研究テーマを選定し，テー念される．日々変化する患者内部の解剖学的構造に対してマによって担当する教員が実質的な研究指導者となって研

ロバストな治療や，その変化に対応したアダプティブ治療究を進めている．グループ全体としては週 1 回研究ミーの実現が求められている．その対応の 1 つとして，治療室

ティングを行い，教員・学生とも各 1 名ずつ研究論文紹介

内 CT を導入し，治療直前の患者画像を取得し，治療計画

や，学術集会の予行発表などを行っている．その他，不定時と比較して線量分布の変化や，骨構造合わせや標的合わ期ではあるが，外部の講師を招いて研究活動等について話

せなど位置決め方法による影響の評価等を行っている．積を伺う「医理工連携セミナー」を開催している．これは医層原体照射法の呼吸性移動による線量分布の影響評価にも学物理学に限らず医学や生物学分野も含めて教員がそれぞ

測定・計算の両面から取り組んでいる．また，患者自動位

れの繋がりから講師をお願いしており，学生に限らず我々

置決め用の 2D-3D 照合法を応用した分割位置決め照合法を教員にとってもいろいろな分野の話を聞くことができる機開発し，母体積の骨構造と関心体積の変位を独立に定量し，会となっている．

その際に得られる仮想 3D ボリュームデータにより治療当日
3．研究活動の照射影響を CT 撮影なしで評価する試みも行っている 3）．
③治療効率化に資する研究・開発

当医学物理学分野で行われている研究は多岐にわたる

治療ビームは機器設定や照射野形状により線量モニタとが，要約すれば，「重粒子線治療（あるいは放射線治療）

指示点線量との関係が変わるため，モニタ校正は治療ビー
163

医学物理 第 41 巻 第 3 号

ムごとに測定により行われており，治療終了後にかなりのがら行っている．施設稼働から 10 年が経過した最近では，時間を要する業務となっている．これを省略するために半施設設備や装置の故障が増えてきており，更新のための作

経験則に基づく校正定数推定法を開発し，実用化を進めて業等も増加している状況である．

いる 4）．また，QA 計画分布測定に変わるべくモンテカル

教育関係では，各教員が数コマから数科目の授業（講ロシミュレーションを組み合わせた独立線量分布計算の開義・実習）を受け持っており，年間の中で準備を含めてそ発や，室内 CT データ解析に基づく治療計画方法の省力化，れらを行うことと，担当する研究テーマの学生に対する研既存データを利用した深層学習による自動輪郭描画などに究指導が主な内容である．学生の研究については，研究計も取り組んでいる．その他，多職種の業務が複雑に絡まる画を相談し，一緒に実験を行い，研究発表や論文の指導を

重粒子線治療プロセスを管理する治療情報システムの開発するなどしており，各教員によって様々な対応をしてい改良も日々進められており，業務の効率化にとって重要なる．
研究は，上記やその他の業務のない空いた時間で進める要素となっている．

ことになる．重粒子を用いた実験は，1 節で述べたように④新規治療対象への拡大を目指した研究・開発
頭蓋内の微小がん／非がん疾患等への治療応用が期待さ

利用可能時間が限られているため，希望者はセンター内でれる，カーボンナイフと呼ばれるミリメートル程度の微小マシンタイム申請を行い，承認されたテーマについて行う

照射野で高線量率の炭素線を生成し，微少な線量分布定量ことになっている．テーマによって実験回数は異なるが，方法の提案や，その新たな照射技術の生物応用に向けた取平均すると各テーマで年間数回程度の利用となっている．

5）

り組みを行っている ．超高線量率炭素線（いわゆるカー

現状ではマシンタイムは希望すれば比較的利用しやすい状

ボンフラッシュ）の照射野形成やその生物効果検証につい況にある．それ以外は必要な計算やデータ解析，調査，発ても検討を進めている．

表資料や論文作成などを行っている．

以上に挙げたようなテーマを必要に応じて理工学府や国その他の業務としては，学内外各種委員会の会議や各種内外の研究機関と協力して行っている．各メンバーの興味業者との打ち合わせ，様々な事務処理がある．日々の施設

関心，発案によりここに挙げた以外の研究も行われてい設備管理などもこちらに分類されるが，上述したようにそる．また，臨床や生物に関わる部分に対しては医師や生物の割合も多くなっている．大学教員として働いているとそ

学者とも随時連携協力して進めている．当センターの医師のような雑務も結構多い（と，筆者は実感している）．教や生物学者も我々物理教員と同じ部屋におり，職種間の距員によっては週 1 日程度外勤に出ている者もいる．それぞ

離が近いこともあってコミュニケーションが取りやすく相れの業務時間の割合は各教員によって異なるが，筆者の場

互の連携はしやすい状況にあると感じている．本稿執筆規合で言えば，臨床：教育：研究：その他＝3 : 2 : 2 : 3 くらい

程により上記研究活動に関する論文リスト 5 編

を末尾かと思う．学生の日常は，授業があればそれを優先し，そに紹介するが，その他最近の論文についてもウェブサイト

れ以外の時間で各自の研究活動や論文調査，研究ミーティ（https://heavy-ion.showa.gunma-u.ac.jp/lab/results.php）

ングの参加・発表などがある．

1〜5）

を参照されたい．

5．医学物理を志す者へ一言
4．研究者の日常

医学物理と一言でいっても，対象となる研究の範囲はと物理教員の業務は大きく分けて，臨床，教育，研究，そても広い．本稿の研究活動内容を見て頂いてもその内容のの他がある．臨床業務は治療運用を滞りなくスムーズに進多さを感じて頂けると思う．本学大学院には，放射線技術

めるために優先される．診療の日常業務としては，治療開系や理工系出身者が混在しており，留学生も多く，教員も始前の測定確認，治療終了後の種々の測定確認，治療計画

含めて様々なバックグランドを持った人材がおり，それぞ

カンファレンスへの参加や報告，装置や施設設備の不具合

れ興味を持った，あるいは得意な分野で研究活動を進めて対応などがある．これら共通の業務については物理教員でいる．それぞれ自分ができるところを追求していけば，ダ

当番表を作り分担して行っている．治療計画については，

イレクトに医療に貢献できることを感じられる．医学物理

重粒子線治療および X 線 IMRT に対して，計画立案とそのではそういった面でやりがいを感じることができると思確認作業や，カンファレンスでの計画提示を行っている．

う．本学医学物理コースへの進学に興味をお持ちの方はぜ

重粒子線治療中の患者状態変化の照射影響確認のため，治ひご連絡頂き，（コロナの感染リスクが収まれば）大学や療期間中に撮影された確認 CT に対する分布検証と医師へ施設を見学して頂きたい．本稿が医学物理分野に進む学生の報告，必要に応じて修正再計画なども行っている．このの後押しになれば幸いである．

ような治療計画関連業務は治療計画技術者と物理教員で分担している．装置の品質管理や長期的な維持管理・更新については，それぞれ担当の教員が運転技術員等と協力しな
164

参考文献
1） Sakai M, Parajuli RK, Kubota Y, et al.: Crosstalk reduc-Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

tion using a dual energy window scatter correction incompton imaging. Sensors 22: 2453, 2020, doi: 10.3390/
s20092453
2） Kawashima M, Matsumura A, Souda H, et al.: Simultaneous determination of the dose and linear energy transfer(LET) of carbon-ion beams using radiochromic films.
Phys. Med. Biol. 65: 125002, 2020, doi: 10.1088/1361–
6560/ab8bf3
3） Tashiro M, Kubota Y, Torikoshi M, et al.: Divided-volume
matching technique for volume displacement estimation

施設紹介

of patient positioning in radiation therapy. Phys. Med. 62:
1–12, 2019, doi: 10.1016/j.ejmp.2019.04.028
4） Matsumura A, Yusa K, Kanai T, et al.: Evaluation of anempirical monitor output estimation in carbon ion radiotherapy. Med. Phys. 42: 5188–5194, 2015, doi:
10.1118/1.4928145
5） Tashiro M, Souda H, Yoshida T, et al.: Reconstruction ofdose distributions for ﬁne carbon-ion beams using iterative approximation toward carbon-knife. Phys. Med. Biol.
65: 225023, 2020, doi: 10.1088/1361–6560/abc131

165

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3: 166–176 (2021)

医学物理 第 41 巻 第 3 号

連載コラム

シカゴ通信

高層建築のない世界―バルト 3 国，コスタリカ，アイルランド，
ペルーの古代インカ，古代エジプト―〈Chicago Report〉The World Without Tall Buildings:
Baltic Countries, Costa Rica, Ireland, Ancient Inca (Peru) and Ancient Egypt
高層建築のないバルト 3 国1904 年の日露戦争では東郷平八郎の日本海軍がロシア

理由は北ヨーロッパの文化や古い城郭などが現存しているからです．
シカゴ大学では放射線科医の一人がリトアニア出身といのバルチック艦隊を打ち破り歴史的勝利をしたことはよくうことで一度訪問したいと考えていましたが 4 年前に実現知られています．バルチック艦隊は，スウェーデンと当時しました．訪問はリトアニアのビルニュスから始まり，ラのロシアとの間のバルト海を本拠地とするロシア海軍でし

トビアのリーガ，エストニアのタリンへそれぞれバス 3 時

た．現在は，1990 年代にロシアから独立したリトアニア，

間ほどの旅行でした．驚いたことにこの旅行中に山を見た

ラトビア，エストニアはバルト 3 国（写真 1）として知らことはなく，松林や白樺林か一面の麦畑でした．高層建築

れています．バルト 3 国は，近隣のスウェーデン，ポーラ

はほとんどなく，教会の塔が町中を見晴らす高見台でしンド，フィンランド，ドイツ，ロシアなどに侵略され外国

た．リトアニアでは，第二次世界大戦の始めに多くのユダ支配を受けた悲劇の小国です．それぞれの面積は北海道よ

ヤ人を助けた杉原千畝の領事館（写真 2）を訪ね，領事のりも小さく，人口は 300 万人以下ですが，独自の言葉を持

功績を偲びました．ラトビアのリーガでは，ユーゲント

ち独立性を保持してきたのです．独立後はヨーロッパの一シュティール（又はアールヌーボー）と呼ばれる 19 世紀

員として繁栄を続け多くの観光客が訪問しています．そのから 20 世紀初頭に始まった豪華な新芸術様式の建築の宝庫（写真 3）と言われる建物が 40% も残っていると言われ，別世界に来たとも感じるような素晴らしい街を散策しました．これらの建物が残っているのは第二次世界大戦で戦火に巻き込まれず被害を被っていないからだと思います．エストニアでは，ヨーロッパ唯一現存する小高い丘の上の城
郭（写真 4）とその周囲を徘徊することができました．バ
ルト 3 国の町は小さいので，ほとんど徒歩で散策が可能
で，英語はほぼ完ぺきに通用し，食事はリトアニアのジャ
ガイモ料理のツェペリナイなどとてもおいしかったです．

写真 1

166

バルト3 国の地図

写真 2 リトアニアの杉原千畝のデスク

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

写真 3 ラトビアの美しい建造物街

写真 4 ヨーロッパ唯一現存するエストニア城郭

167

医学物理 第 41 巻 第 3 号

コスタリカのグループツアー
パナマに隣接する北側の国はコスタリカです．この国名はコロンブスがカリブ海を航行中に発見して「コスタリ
カ」とスペイン語で叫んだ “ 美しい海岸 (beautiful coast)”（写真 5）という意味です．北海道より若干小さな面積ですが，東西はカリブ海と大平洋で囲まれ中央には富士山よりも高い山や火山があり，東側はカリブ海からの，西側は太平洋からの湿気を含んだ風が吹くため両側とも降雨量の多い植物の生育しやすい気候でコーヒーや熱帯果樹が実ります．5〜11 月は雨季で，観光は 12〜4 月の乾季になります．コスタリカは永久中立国を宣言し軍事力を排除したユ

写真 5 コスタリカのカリブ海側海岸

ニークな国です．国土の 25% は国立公園などで自然を保護しているため米国では人気のある観光地です．家内と私は 4 年前に 8 泊 9 日のグループツアーに参加することを決めたのです．ツアーは約 20 名の参加で毎日大型バスで各地を訪問しましたが，コーヒー農園の見学，動物保護施設
でイグアナや珍しい動物観察，山の中腹に作られた巨大な段々畑のような温度の違う（上流は高温）温泉プール施設，
バタフライ・ガーデン，ジャングルの河のクルーズ，バード・ウオッチングでトウカンと呼ばれる美しい鳥（写真 6）を見つけたときは感激でした．更にワニの観察，緑色のトカゲが川面を走る様子，レインフォーレストで豪雨の中，いくつものつり橋を渡る冒険ウォーキング，ジャングルの
自然を観察する探索（写真 7）や海岸リゾートでのリラッ

写真 6 美しいトウカン

クス，巨大ウミガメの卵を孵す海岸の保護施設（写真 8）の見学です．
グループは首都サン・ホセ空港で集合し，最後に空港で解散するまでガイドの指示で楽しい時を過ごすことができました．特にガイドはバスの移動中コスタリカに関すること，自然やバナナやパイナップルなどの食物など広範な話題を話してくれ絶えず興味深く旅行を楽しむことができました．ホテルは一流最高の施設で食事は 3 食含んでいまし
たが，料金一人約 20 万円は極めて妥当な料金と感じました．
写真 7 ジャングルを探索するグループ

168

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

写真 8

巨大ウミガメの卵の孵化場

アイルランド・ダブリンのテンプル・バー

線（写真 11）や珍しい六角柱構造の石林（写真 12）など
を日帰り旅行できます．大きな山はなくほとんどは牧草地

シカゴ大学放射線科医には数人のアイルランド出身者がで大量の牛と羊が目につきました．牛の数は人口の 5 倍といてアイリッシュと呼ばれ優れた人達なので是非アイルラ

聞きましたので，アイルランドはとても豊かな国と思いまンドを訪問したいと考えていましたが，5 年前に実現します．アイルランドの主食はジャガイモだったのですが，した．アイルランドは北海道ほどの面積で人口 500 万人ほ

1845〜52 年の大飢饉で 100 万人死亡したのです．そのたどの小さな国ですが，米国ではその存在感は大きいと思い

め当時 100 万人が海外に移住したそうです．現在米国にはます．首都ダブリンの歓楽街テンプル・バーと呼ばれる地

アイルランド系住民は 3,200 万人（米国 9.7%）です．こ

域の小さなホテルを予約したのですが，タクシーでその住の数字は驚くほど大きいと思います．例えば，イギリス系所に行ったのですが，それらしい建物がないのです．タク

住民はたったの 200 万人 (0.6%) です．しかし，ドイツ系

シーを降りてその住所のバーに立ち入り問い合わせると，

住民は 4,400 万人 (13%)，黒人 13%, アジア系 5.6% です．

そこが正しい住所で，1 階はバー，2 階はレストラン，3 階

そこでドイツ人も米国に大量に移民したことが想像できまはホテル（写真 9）でした．この一角は午前 4 時まで飲みす．日帰りバスツアーでは運転手がガイド役で，北アイル

明かし大声で歌い踊り燥ぐ様子（写真 10）は新宿の歌舞ランドのベルファーストへの旅では，イギリスが北アイル

伎町よりも人々は平和を楽しんでいるようでした．初めてランドの住民をいかに迫害し非道を繰り返していたことを会った他人にも旧知の友人のように話しかけるのにはとて詳しく説明してくれました．ダブリンでは有名なトリニも驚きました．このような場所を私は世界中で見たことがティカレッジの図書館（写真 13）の見学やギネスの本拠ありません．しかし朝 5 時には清掃車が街をきれいにして地工場見学でビールを楽しみました．

いました．アイルランドは小さな国ですので，美しい海岸
169

医学物理 第 41 巻 第 3 号

写真 9 テンプルバーのホテル

写真 10

写真 11

170

美しい海岸線

陽気に飲み明かす人々Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

写真 12六角柱構造の海岸の石

写真 13 トリニティカレッジの図書館

171医学物理 第 41 巻 第 3 号

写真 14 リマのペルー政庁

写真 15 インカの首都クスコの町

写真 16 オリヤンタイタンポ遺跡

ペルー・インカのマチュピチュ遺跡

が，僅か数百人のスペイン人兵士に 90% もの住民やインカの王様が殺され征服されてしまったのです．インカのペルーにあるインカ族のミステリーに包まれたマチュピ

人々は「夜は戦争しない」ので，あっという間にスペイン

チュ遺跡は，世界遺産の中で最も人気のある遺跡と考えら人に征服されたのです．現在ペルー人口 3000 万人の 45%

れています．インカ帝国は 1550 年ごろに人口 200 万人以は先住民で，37% は先住民とスペイン人との混血です．

上を擁し南米で最も繫栄し広大な領域を支配していました

ペルーはスペインの植民地として苦しい時代を過ごします172

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

写真 17 インカ工芸品の行商

写真 18 インカの 12 角の礎石

写真 19 マチュピチュ遺跡

が，1821 年にペルー共和国として独立したのです．現在

これらを訪問見学するには数日間タクシーを雇う必要があの首都は海岸沿いのリマですが，旧市街アルマス広場にはります．クスコにあったインカの建物は全てスペイン人に

ペルー政庁（写真 14）があります．インカの首都はリマ

よって破壊されたのですが，礎石の部分（写真 18）はそから飛行機で約 2 時間の標高 3,500 m の山岳地帯のクスコのまま利用されています．礎石の組み合わせ部分は極めて（写真 15）です．クスコの近くにはマチュピチュを始めオ

精密でカミソリの刃が入らないほどと言われています．有リヤンタイタンポ遺跡（写真 16,17）など多くのインカ遺名なマチュピチュ（写真 19）はタクシー，特別観光列車，跡が集まっていますが，かなり広範囲に分散しています．

マイクロバスを乗り継ぎ数時間かけて到着できます．マ
173

医学物理 第 41 巻 第 3 号

チュピチュは有名なインディアナ・ジョーンズが 1911 年
草に覆われた段々畑をよじ登り遺跡を発見したと言われています．インカ帝国の滅亡から 400 年後にマチュピチュは長い眠りから覚めたのです．ここには，当時王様一家と約1,000 人が住んでいたそうですが，突然消え去ったなぞは
未だにわかっていません．その理由はインカには文字がなかったからです．文字がなくては複雑な出来事を記録することができませんので，歴史の詳細はわからないと思います．インカだけでなく南北アメリカの先住民の歴史はほとんどわかっていないのは，この地域では文字が発明されなかったからだと思います．一方，古代エジプトやメソポタ
ミヤでは早くから象形文字やクサビ形文字が発達していたために詳しい歴史がわかっているのです．リマから約 200
キロ南方のナスカには有名な地上絵があります．これは1939 年に発見・認識されたのですが，飛行機からの観測
では，残念ながらじっくり認識・観測するのが困難です．
ペルーで驚くほどおいしい食べ物はイビツな形の小さなポ
テトとトウモロコシの巨大な実（ソラマメほどの大きさ）です．これを食べるためにペルーを再び訪問する価値があると思っています．
古代エジプト最大の建造物ピラミッド

写真 21 カイロ博物館

私は高校時代に世界史が大好きでしたので，チャンスがあれば是非エジプトを訪問したいと思っていました．4 年
前にそれが実現し，ナイル河の両側に発達した砂漠の国の
首都カイロ（写真 20）を訪問し，まず著名なエジプト考
古学博物館（写真 21）を訪ねました．ここでは有名なツタンカーメンの黄金のマスクを見ることができましたが，撮影禁止なので National Geographic の表紙（写真 22）を用いました．この豪華なマスクを短期間に作成することは困難と言われ，どのように作成したかは長い間疑問でしたが，最近このマスクはツタンカーメンの早死した姉のもの

写真 20 カイロの町とナイル河

174

写真 22 ツタンカーメンの黄金のマスク

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

写真 23

ギザのクフ王のピラミッド

写真 25

王家の谷 ファラオの墓の入り口だったことが証明されています．またツタンカーメンは未熟な少年王と考えられていましたが，装飾品に刻まれているエジプト周囲の国との激しい戦争の様子からツタンカー
メンは強力な戦士だったが戦争で若死したと考えられています．古代の巨大な建造物はギザのクフ王のピラミッド
写真 24

ルクソール神殿（写真 23）です．4500 年前に高さ 146 m，幅 230 m，230 万
175医学物理 第 41 巻 第 3 号

写真 26 ファラオの墓の内部

個の石を積み重ねたものですが，一個の石は約 2.5 トンも今までに 63 の墓が発見されていますが，1922 年に発見さあり未だにどのように建造したのかは謎に包まれていまれたツタンカーメンの墓は見事な副葬品で知られています．長年の浸食などで現在は高さ 139 m になっています．

す．ファラオの墓は，即位してから作り出し見事な壁画

古代エジプトのファラオ達は，ピラミッドを墓として利用（写真 26）やミイラや石棺でも知られていますが，ツタンしていたのですが，ここに隠されていた金銀の財宝が盗掘

カーメンの墓は若死にしたために極めて短いのですが，長の対象となり，更に後世代では困窮した時にこれを利用し生きしたラムセス 4 世の墓は巨大で豪華です．エジプトをたこともあるため，その後ピラミッドを廃止し，ルクソー

訪問すると世界最長 6,500 キロのナイル河の存在が大きい

ルに王家の墓を地下に作るようになったようです．ルクと気がつきます．特にルクソールからアスワンダムまでのソールはナイル河で東西に分断され，東側はカルナック神

日帰り旅行はエジプト庶民の生活を見ることができまし

殿やルクソール神殿（写真 24）があり生者の町と言われ，た．

西側は死者の町と呼ばれ王家の谷（写真 25）があります．

RPT 誌編集委員長
土井邦雄 1, 2
1
シカゴ大学
2
群馬県立県民健康科学大学
Editor-in-Chief, Radiological Physics and Technology
Kunio Doi1, 2
1
The University of Chicago
2
Gunma Prefectural College of Health Sciences* E-mail: k-doi ＠ uchicago.edu

176（2021 年 8 月 25 日記

土井邦雄 *）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 32 No. 1: 177–177 (2012)

編

集

後

記

巻頭言にてご紹介いたしました第 121 回学術大会関連の 10 編の記事は私自身が担当編集委員として著者から原稿を集めたものですが，今号はその他に計測委員会企画として清水先生による線量計校正の解説記事，教育委員会企画として高畠先生らによる放射線発がん研究の解説記事，RPT 誌関係で高済先生による論文投稿の解説，表彰報告と受賞論文及び総説論文の紹介，群馬大学重粒子線医学センターの施設紹介，前 RPT 誌編集長の土井先生のコラムなど多数の記事を掲載しております．学会の最大の目的はそれを構成する会
員の研究推進ですが，本学会が単独もしくは共同で主宰する医学物理の研究
交流の場としては本誌の他に学術大会と論文誌 RPT があります．本特集号企
画はこれらと連携して学会及び学術分野の発展に貢献しようとするもので，ご協力いただいた皆様には心より感謝いたします．本誌は学会の機関誌として
現在は依頼記事が中心ですが，国内向けの研究論文の投稿も募集しておりますので，会員の皆様には是非ご寄稿をお願いいたします．
（編集委員

Japanese Journal of Medical Physics

医

学

兼松伸幸）

物

理

Editorial Board
T. Hasegawa (Chief)
Y. Anetai
F. ArakiT. Isobe
N. Kanematsu
R. Kohno
M. SakaiS. SatoS. Sugimoto
Y. Takahashi
A. Nohtomi
M. Hashimoto
T. Fujisaki
T. Magome
N. Matsufuji
S. Minohara
Y. Mori
H. Watabe
T. Yamada

編集委員長
長谷川智之（北里大学）
編集委員
姉帯 優介（関西医科大学）
荒木不次男（熊本大学）
磯辺 智範（筑波大学）
兼松 伸幸（量子科学技術研究開発機構）
河野 良介（量子科学技術研究開発機構）
境麻未（倉敷中央病院）
佐藤 清香（エレクタ（株））
杉本
聡（順天堂大学）
高橋豊（大阪大学）
納冨 昭弘（九州大学）
橋本 成世（北里大学）
藤崎 達也（茨城県立医療大学）
馬込 大貴（駒澤大学）
松藤 成弘（量子科学技術研究開発機構）
蓑原 伸一（神奈川県立がんセンター）
森 祐太郎（筑波大学）
渡部 浩司（東北大学）
山田 崇裕（近畿大学）

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ISSN: 1345–5354

ISSN: 1345–5354

Japanese Journal of Medical Physics [JJMP] is publishedfour times per annual volume by the Japan Society of
Medical Physics.

本誌は年 1 巻とし，1 号，2 号，3 号及び 4 号として発行します．

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Jpn. J. Med. Phys. Vol. 41 No. 3 (2021)

賛

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ユーロメディテック株式会社

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立

製

作

所

日本生体医工学会

Japanese Journal of Medical Physics
目

次

巻 頭 言
第 121 回日本医学物理学会学術大会特集号
兼松伸幸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
〈第 121 回日本医学物理学会学術大会特集〉
大会開催報告第 121 回日本医学物理学会学術大会報告
兼松伸幸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
解説
COVID-19 画像診断における AI 応用の最先端
有村秀孝，岩﨑貴大 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
マンモグラフィの線量の国家標準の進展と展望
田中隆宏 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
320 列 ADCT 搭載 IVR-CT の有用性
新槇 剛 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
世界で活躍する日本発の CT 技術―歴史と未来―
塚越伸介，信藤康孝，立崎 寿. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
CR システム創世記―想像と創造のはざまに生まれるもの―
船橋正夫 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ｘ線写真のデジタル化への挑戦と最近の技術動向
山田雅彦 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
加速器を用いたホウ素中性子捕捉療法の現状
田中浩基 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
日本発の荷電粒子線治療技術
白井敏之 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
福島第一原発事故から 10 年―世界の専門家による影響予測は正しかったか？―
保田浩志 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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〈計測委員会企画〉
解説
医療用加速器を用いた放射線治療用線量計の水吸収線量校正
清水森人 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

134〈連載：教育委員会企画〉
解説
動物モデルを用いた放射線発がん研究［第 1 部］
高畠 賢，井上一雅，福士政広. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

143〈連載：RPT 誌特集〉
解説Radiological Physics and Technology (RPT) 誌に英語論文を投稿しよう！
(3) 研究個別指導プログラムを受講して―初めての英語論文：千里の道も一歩から―高済英彰 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
表彰報告2020 年度 RPT 誌土井賞（優秀論文賞）・MCA・優秀査読者賞表彰の報告
納冨昭弘 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
論文紹介
RPT 誌土井賞受賞論文：3DGAN の生成データによって強化されたマルチスケール残差ネットワークを用いた肺結節分類の検討
大西佑弥，寺本篤司，辻本正和，塚本徹哉，齋藤邦明，外山 宏，今泉和良，藤田広志 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
RPT 誌土井賞受賞論文：前立腺がんの骨転移評価における定量的 SPECT/CT を用いたイメージングバイオマーカーの有用性―ファントムと臨床データによる検討―
茂木一樹，松友紀和，山本智朗，小泉 満. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
RPT 誌土井賞受賞論文：肺癌 SBRT における 4D-CT から作成した肺換気画像に基づく陽子線治療の有効性について
家子義朗，角谷倫之，金井貴幸，中島祐二朗，新井一弘，加藤貴弘，伊藤謙吾，宮坂友侑也，武田 賢，岩井岳夫，根本建二，
神宮啓一 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
最近の RPT 誌レビュー論文から：放射線診療関連技術および法病理学における自動画像認識および自動識別技術
杜下淳次，上田康之 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
最近の RPT 誌レビュー論文から：光子計数検出器と素粒子実験，環境放射線計測，医療イメージングに亘るアプリケーション
大田良亮 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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施設紹介
群馬大学重粒子線医学研究センターの紹介
田代 睦 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

161〈連載：シカゴ通信〉
コ ラ ム
高層建築のない世界―バルト 3 国，コスタリカ，アイルランド，ペルーの古代インカ，古代エジプト―
土井邦雄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

166

編集後記 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

177【複写される方へ】
本誌に掲載された著作物を複写したい方は，（社）日本複写権センターと包括複写許諾契約を締結されている企業の方でない限り，著作権者から複写権等の行使の委託を受けている次の団体から許諾を受けて下さい．
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著作物の転載・翻訳のような，複写以外の許諾は，直接本会へご連絡下さい．

医学物理

第41巻

第3号

令和 3 年 9 月 30 日発行 公益社団法人 日本医学物理学会 東京都新宿区山吹町358-5
平成 2 年 6 月 11 日第 4 種郵便物認可

定価 2,000円（株）国際文献社内