2018 年度 医学物理士認定試験
記述式 物理工学系試験問題
試験時間 9:45 〜 11:15

90 分間

注 意 事 項1. 試験開始の合図があるまで、この問題冊子を開いてはならない。
2. 問題冊子は 1〜12 ページまでの 12 ページ、問題は 5 科目各 2 問の計 10 問である。
3. 解答用紙は計 3 枚で上部がのり付けされている。指示されたら丁寧に切り離しなさい。
4. 印刷不鮮明、ページの落丁、乱丁及び解答用紙の枚数不足、汚れ等に気付いた場合、解答中に解答用紙を破損した場合は、解答用紙を交換するので静かに手を挙げて監督員に知らせること。

5. 5 科目から 3 科目、1 科目について 1 問を選択し、合計 3 問について解答すること。上記以外は無効となる。

6. 1 問につき解答用紙 1 枚（表裏 2 ページ）以内で解答すること。
7. すべての解答用紙に受験番号、氏名を記入し、解答した科目名と問題記号に○印を例のように描くこと。
（例は、放射線診断物理学 問題 A について解答した場合である。
）
受験番号および氏名の上に、点線に沿って保護シールを 3 枚の解答用紙にそれぞれ貼り付けること。
氏

A18−名

受験番号

問題記号科 目 名

放 射 線 診 断 物 理 学
核 医 学 物 理 学
放 射 線 治 療 物 理 学
放 射 線 計 測 学
保健物理学/放射線防護学

B

8. すべての解答用紙を回収するので、3 枚の解答用紙を机上に置くこと。問題冊子は持ち帰ること。

9. 試験開始 30 分後から退出可能である。退出する場合はすべての解答用紙を伏せて机の上に置き、問題冊子、荷物を持ち出すこと。退出後試験時間中の再入場はできない。

10. 試験終了 5 分前からの途中退室はできない。
以上

科目名 放射線診断物理学

問題Ａ CR システム用のイメージングプレートについて、以下の設問に答えよ。

設問１ 使用される蛍光体の化学式を示せ。

設問２ 付活剤の役割を説明せよ。

設問３ F 中心が形成される場所を説明せよ。

設問４ F 中心の役割を説明せよ。

1

科目名 放射線診断物理学

問題Ｂ Ｘ線画像診断におけるＸ線画像の形成について、以下の設問に答えよ。

設問１ 波長が非常に短い電磁波であるＸ線は高い物質透過性を示す。その理由を説明せよ。

設問２ Ｘ線は物質の原子番号が高いほど、密度が高いほど、厚いほど減弱しやすい。その理由を説明せよ。
設問３ 下図に示すように、原子番号 Z 、密度 r 、線減弱係数 m 、厚さ d1 および d 2 の階段状の被写体に単色Ｘ線を照射した。入射線量を E0 、それぞれの厚さ部分の透過線量を E1 および E2 として、次の（1）〜（3）の問いに答えよ。
(1) 被写体コントラストを「被写体の異なる部分を透過したＸ線量の常用対数値の差」と定義した時、このＸ線照射で形成される被写体コントラストはいくらか。
線減弱係数を含む式で表せ。
(2) 被写体コントラストの大きさが入射線量 E0 に依存しないことを示せ。
(3) 物質の原子番号、密度、厚さ、Ｘ線の波長以外に被写体コントラストに影響する因子を記せ。
厚さ： d1番E0E1

原子 号： Z
密度： r
線減弱係数： mE0E2

厚さ： d 22

科目名 核医学物理学

問題 A SPECT の画像再構成で利用されるフィルタを次式で示す。以下の設問に答えよ。
ただし、H( )は空間周波数 に対する周波数特性である。

H( f ) =1
æ f ö1+ ç ÷è fc ø2n

設問１ フィルタの名称を記せ。

設問２f c の名称を記せ。

設問３ このフィルタの使用目的と特徴を記せ。

設問４ 次数 n が 1、3、5 のとき、下図を参考にしてそれぞれの周波数特性を図示せよ。
ただし、 f c は 0.2 cycles/pixel とする。

3科目名 核医学物理学

問題 B PET 装置の TOF 法について、以下の設問に答えよ。

設問１ TOF は何の略か英語と日本語で記せ。

設問２ 光子が時間 1 ns に真空中で移動する距離を求めよ。

設問３ 対向する 1 対の検出器で消滅放射線ペアを同時計数するとき、消滅放射線の発生位置 z を推定する式を求めよ。ただし、消滅放射線が発生した時刻を t0 、各検出器での検出時刻を t1 および t2 、真空中の光速を c とする。なお、下図を参考にして座標原点の定義、消滅放射線の経路長等を図示せよ。

生滅検出器

消 放射線の発 点検出器z

設問４ 検出器単体での時間分解能(FWHM)を Dt とするとき、z の位置分解能 Dz（FHWM）を表す式を求めよ。また、具体例として、 Dt ＝400 ps の場合の位置分解能 Dz（FWHM）を求めよ。

設問５ 近年、臨床用装置に TOF 法が実装されてきている。そのメリットとデメリットを説明せよ。

4

科目名 放射線治療物理学問題 A マルチリーフコリメータ（MLC）を用いた強度変調について、以下の設問に答えよ。

設問１ 1 対のリーフの双方とも一方向への移動で強度変調を作り出す方法を述べよ。

設問２ tongue and groove 構造を説明せよ。

設問３ MLC からの透過線量を 3 つに分類し説明せよ。

設問４ DMLC として使用するための物理的確認項目を述べよ。

5

科目名 放射線治療物理学

問題 B 次の文章を読み、設問に答えよ。

Radiation physics relevant to photon inhomogeneity calculation

The deposition of energy in tissue from a photon beam is fundamentally a two-step process:（A） the photons interact in the medium to impart kinetic energy to charged particles（B）charged particles then deposit their given energy through ionization and excitation events
along a finite track

If （ 1 ）is established, then there is a linear relationship between total energy released per mass(terma) and absorbed dose. However, if this condition does not hold (e.g., at tissue interfaces andbeam edges), this simplification is invalid and the two steps must be more clearly distinguished.

A. Photon Interactions: The TERMA Step
In a therapeutic photon beam, a large number of photons are incident on the patient. Theterma is given as the product of the mass attenuation coefficient m / r and the（ 2 ）Y at a point.
In water-like tissues, the probability of（ 3 ）dominates ( > 80 %) for energies between 0.05 MeV
and 10 MeV.

Thus, accurate modeling of（ 3 ) is an essential ingredient of any method of

inhomogeneity correction for megavoltage photon beams.

B. Charged Particle Interactions: The DOSE Step
All the photon interactions release some energy to recoil charged particles which areultimately responsible for energy deposition in tissue.

The charged particles are launched with aspectrum of initial energies and directions. These particles then slow down through（ 4 ）, whichdeposit energy locally along the particle track and （ 5 ） that carry energy remotely away from thecharged particle track. To include only local energy deposition, the mass collisional stopping
power is thus more relevant to the energy deposited locally along the path of a charged particle.

6設問１ 文中の（ 1 ）から（ 5 ）に入る適当な語句を英語または日本語で答えよ。

設問２ AAPM Report 85 における線量計算（不均質補正）アルゴリズムの分類を表に示す。
表中の（ 6 ）から（ 8 ）に入るアルゴリズムを答えよ。

表 AAPM Report 85 における計算アルゴリズムの分類
terma

吸収線量1 次元（ 6 ）（ 7 ）3 次元ETAR（ 8 ）設問３ 胸部をモデルとして密度の異なる 3 層で構成されたファントムを図に示す。このファントムに 10 MV の光子ビームを 5 cm×5 cm の照射野で垂直に入射させた場合、アルゴリズム（ 6 ））および（ 8 ）で算出された中心軸上の PDD の変化を図示せよ。また、アルゴリズムにより PDD 曲線に違いがある場合は、その理由を述べよ。

出典:

5 cmr ＝1.0 g cm―310 cm

r ＝0.3 g cm―310 cm

r ＝1.0 g cm―3

Papanikolau N, Basttista JJ, Boyer AL, et al. : Tissue inhomogeneity corrections formegavoltage photon beams, AAPM Report 85, American Association of Physicists inMedicine, 2004.（一部改変）

7科目名 放射線計測学問題 A NaI(Tl)シンチレータに光電子増倍管を接続して 137Cs からの γ 線で生ずる波高分布を取得する。以下の設問に答えよ。

設問１ NaI(Tl)シンチレータの発光原理を述べよ。

設問２ 光電子増倍管の概略図を示す。図中で I は入力面、O は出力端子である。図中の①〜③の名称と役割を記せ。
②①OI③

設問３ ①が多数個存在する理由を説明せよ。

設問４ 取得される波高分布を図示せよ。また、波高分布は γ 線のエネルギースペクトルとは異なるが、その理由をエネルギー領域ごとに説明せよ。

設問５（１）光電効果により発生するシンチレーション光子数を求めよ。ただし発光量は 38000 光子/MeV とする。
（２）前問(１)の場合に光電子増倍管から出力される電子数を求めよ。ただし光電子増倍管の集光効率を 50％、量子効率を 20％とする。
（３）前問（１）および（２）の結果を用いて、得られるエネルギースペクトルのエネルギー分解能を求めよ。
（４）NaI(Tl)シンチレータよりエネルギー分解能が高いシンチレータを 1 つあげよ。

9科目名 放射線計測学

問題 B 形状および材質が同一のリファレンス電離箱線量計（以下、 R とする。）とフィールド電離箱線量計（以下、 F とする。）を用い、線質 Q のユーザビームで相互校正をおこなう。以下の設問に答えよ。

ref
field
設問１ 基準線質 Q0 における R と F の水吸収線量校正定数をそれぞれ N D,w,Q、N D,w,Qとす
00る。また校正点での R と F の表示値をそれぞれ M Qref 、 M Qfield とする。
field
ref
（１） N D,w,Q
を N D,w,Q、 M Qref 、 M Qfield を用いて記せ。なお導出経過も示すこと。
00fieldref（２） N D,w,Qの不確かさを、 N D,w,Q、 M Qref 、 M Qfield の各不確かさを用いて表せ。
00

なお導出経過も示すこと。
reffield（３） N D,w,Q、 M Qref 、 M Qfield の各不確かさが全て 1.0 %であるとき、 N D,w,Qの不00確かさを求めよ。

設問２

R と F 共通の補正係数の一つに、大気補正係数があげられる。
（１）ボイル・シャルルの法則から出発し、大気補正係数を導出せよ。また、気温や気圧の不確かさは、 R や F の指示値にどのような影響を与えるか理由を付して述べよ。
（２）気温計測の不確かさが 0.03 ℃、気圧計測の不確かさが 0.1 hPa で与えられている。大気補正係数の不確かさを求めよ。
ただし、大気環境は診療に適しているものとする。

10

科目名 保健物理学/放射線防護学問題 A 水晶体被ばくについて以下の設問に答えよ。

設問１ ICRP Publication 118 にて新しく示された慢性被ばく時の白内障しきい線量値と等価線量限度を記せ。

設問２ ICRP Publication 118 にて推奨されている測定モニタリング量とモニタリング位置を記せ。

設問３ 現在、日本で定められている等価線量限度と測定モニタリング量およびその評価方法について記せ。

設問４ 防護方法について記せ。

11

科目名 保健物理学/放射線防護学

問題 B

内部被ばく線量評価における摂取量評価方法について以下の設問に答えよ。

設問１ 体外計測法についてキーワードを用いて説明し、注意すべき点について述べよ。
（キーワード：検出器、透過、核種、校正）

設問２ バイオアッセイ法についてキーワードを用いて説明し、注意すべき点について述べよ。
（キーワード：試料、核種、体内動態モデル）

設問３ 空気中放射性物質濃度からの計算法についてキーワードを用いて説明し、注意すべき点について述べよ。
（キーワード：呼吸量、摂取量、濃度、ダストモニタ）

設問４ 原子力発電所事故の際、一般公衆の内部被ばく線量評価が難しい理由をキーワードを用いて述べよ。
（キーワード：摂取量、摂取経路、半減期）

12