身体動揺を指標にした磁界ばく露の影響評価
山口さち子*1，ソンスヨン*2，岩切一幸*3，関野正樹 *4，中井敏晴*5
磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging：MRI）検査は地磁気の数万倍以上の静磁界を利用し，臨床では0.5-3 T，研究用途では 7 T 以上の高強度の静磁界が利用されている．現在までの研究で静磁界中の体動でめまい，頭痛等の一時的体調変化が発生することが知られているが，しかしながら，作業前後の身体動揺の程度や経時的変化については報告がない．そこで本研究では実際の MRI 検査業務と同等程度の高磁界環境での作業（約 15 分間の静的静磁界ばく露と，約 1 分の動的静磁界ばく露として頭部回転動作 2 回）において，ばく露前後の身体動揺の変化を重心動揺計にて計測し検討した．実験参加者は実験前に重心動揺の計測を行い，前室および MRI 室で作業を行った．ばく露環境は頭部で最大 982±263 mT であった．ばく露順序は前室（コントロール条件）の後にMRI 室（MRI 条件），MRI 条件の後にコントロール条件と実験参加者によりランダム化した．全てのタスク終了5 分後に再度重心動揺の計測を行った．重心動揺は開眼および閉眼にて測定した．測定データからは総軌跡長，左右・前後軌跡長，単位軌跡長，左右・前後単位軌跡長，矩形・外周面積，左右・前後最大振幅を算出した．解析では開眼・閉眼条件ごとに，ばく露の有無と実験参加者の年齢（25 歳未満群・25 歳以上群）を二元配置分散分析にて解析した．その結果，磁界ばく露による主効果は開眼条件の外周面積を除き認められなかった．年齢による主効果は開眼と閉眼条件ともにほぼ全ての条件（開眼条件の前後軌跡長，前後単位軌跡長を除く）にて認められた（p<0.05）．磁界ばく露と年齢の交互作用は認められなかった．これらのことから，約 1 T の環境で 15 分間の静磁界ばく露をともなう作業においては，重心動揺の変化を生じさせるものではなかった．

キーワード: 静磁界，身体動揺，モーションキャプチャ

1.

放射線防護委員会（International Commission on Non-背景

Ionizing Radiation Protection：ICNIRP）等から自発的磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging：MRI）な体動制御があげられている 3), 4)．

検査は国内で 6000 台以上稼働する臨床上重要なイメー

このような磁界ばく露に基づくめまいに関連して，こジングモダリティである 1)．MRI 装置は地磁気の数万倍れまでに，高磁界ばく露中でバランス機能に関する評価以上の静磁界を利用し，臨床では 0.5-3 T，研究用途では（Romberg’s test 又は Unterberger's stepping test）を

7 T 以上の高強度の静磁界が利用されている 2)．超伝導行った結果，機能が低下する報告がなされている 5)-7))．

MRI 装置から発生する静磁界は装置末端のアクティブ

しかしながら，これらは研究用 7 T 装置における実験でシールドにより装置近傍で急激に減衰し，高強度かつ高あり，作業前後の身体動揺の変化の程度や経時的変化に勾配の特性を有する分布を示す 2)．このような作業環境

ついて強度の低い臨床 MRI 装置（主に 0.5-3 T の範囲）

では，体動による誘導電界によって，めまい・頭痛等のの条件における報告はない．そこで本研究では実際の一時的体調変化が生じることが報告されており 3), 4)，高MRI 検査業務と同等程度の高磁界かつ高勾配の環境で強度の磁界単独（頭部回転動作など）あるいは中－高強のばく露（約 15 分間の静的な磁界ばく露と，1 分程度の度で高勾配の磁界（直線運動など）によって影響が生じ頭部回転動作による動作をともなう静磁界ばく露 2 回）ると報告がある 3)．影響の防護策としては，国際非電離にについて，ばく露前後の身体動揺の変化を重心動揺計にて計測し検討したので報告する．

*1 労働安全衛生総合研究所

産業毒性・生体影響研究グループ（現：環境計測研究グループ）.
*2 労働安全衛生総合研究所

2.

人間工学研究グループ（現：Kyungpook National University）.
*3 労働安全衛生総合研究所

産業疫学研究グループ（現：人間工学研究グループ）.
*4 東京大学

装置（Magnetom：Simens 社製，ドイツ）の周辺環境

大学院歯学

E-mail: yamaguchi@h.jniosh.johas.go.jp（H2828）および国立長寿医療研究センター研究所の研究倫理審査委員会の承認（No.530-4）のもと実施し連絡先：〒214-8585 神奈川県川崎市多摩区長尾 6-21-1
環境計測研究グループ

労働者健康安全機構

労働安全衛生総合研究所の研究倫理審査委員会の承認研究所（現：大阪大学

歯科放射線学教室）

労働安全衛生総合研究所

実験は国立長寿医療研究センター研究所の 3 T MRIで実施した．実験は独立行政法人

大学院工学系研究科.

*5 国立長寿医療研究センター
研究科

方法山口さち子*1

た．
1) ばく露環境および対象者－195－労働安全衛生総合研究所特別研究報告(2020)
労働安全衛生総合研究所特別研究報告 JNIOSH-SRR-NO.50
JNIOSH-SRR-No.47 (2017)

図 1 実験の概要（つづき）

C:重心動揺測定の様子．

業によって非常に幅があるため，先行研究 6)を参考に頭部回転動作（水平 180 度／3 秒を 5 往復）を 2 回付与することとした（図 1A）．したがって，ばく露条件としては，静的な静磁界ばく露 15 分で，うち 1 分程度の動的静磁界ばく露を印可することとなった．
2)

実験プロトコルと身体動揺の評価
図 1B に本研究の実験プロトコルを示す．実験参加者

はインフォームドコンセントおよび体調チェックの後，第一回目の重心動揺測定を行った．重心動揺の測定は重心動揺計（GW-5000，アニマ社製）を用いて測定した（図1C）．測定は開眼および閉眼条件にて各 3 回行い，開眼・閉眼の指示はランダム化した．その後，地磁気レベルの前室（以後，コントロール条件と標記）又は MRI 室（以図 1 実験の概要

後，MRI 条件）にてばく露を実施した．コントロール条

A：静磁界ばく露条件および頭部回転動

件におけるばく露は磁界ばく露をともなわないため，本作の様子．B：本研究のプロトコル．

研究では Sham ばく露（磁界ばく露に対する対義語；本実験参加者は男性 11，女性 16 の計 27 名であった．
全実験参加者の平均年齢（標準偏差）は 25.7（6.5）歳で，身長（標準偏差）については 162.9（8.6）cm であった．
実際の MRI 検査においては，①静的な静磁界ばく露，研究では地磁気レベルのばく露に相当）と標記した（図1B）．
コントロール条件を先に実施する群を Case 1，
MRI
条件を先に実施する群を Case 2 とした．コントロール
条件・MRI 条件の順序はランダム化し終了 5 分後に再度重心動揺測定を行った．

②頭部動作など体動をともなう動的な静磁界ばく露が混在しており，①については MRI 装置近傍（磁束密度：約1 T）をのぞき込む際や寝台送りのボタン操作時に最大で5-10 分程度発生する．そこで本研究では MRI 装置末端の高さ 120 cm 部分（磁束密度：約 1 T）に頭部が来るよ
う着座を依頼し，安静時間も含め約 15 分間の静的な静磁界ばく露条件を設定した（図 1A）．②については，作測定データは，総軌跡長（cm），単位軌跡長（cm/秒），左右軌跡長（cm），左右単位軌跡長（cm/秒），前後軌跡，長（cm），前後単位軌跡長（cm/秒），矩形面積（cm2），左右最大振幅（cm），前後最大振幅（cm）
外周面積（cm2）を付属ソフトウェアにて算出した．
3) ばく露磁界の計測－196－

身体動揺を指標にした磁界ばく露の影響評価
身体動揺を指標にした磁界ばく露の影響評価

3 軸ホール素子磁界計（THM1176：Metroab 社製，スイス）
で実験参加者着座位置のばく露磁界を計測した（図2）．測定はサンプリングレート 120 Hz，1 秒間，分解能0.3 mT の条件で行い，各データポイントから 3 軸の値，3 軸合成値を取得した．ばく露レベルの評価には 1 秒間の時間平均値を用いた．ばく露環境は頭部で最大磁束密度が 982±263 mT で勾配は 381 mT/10 cm（3810 mT/m）であった．Sham ばく露中の静的静磁界ばく露は地磁気レベル（< 50 T）であった．
4)

統計解析

図 3 実験結果の例．開眼条件における総軌跡長．**：重心動揺のデータは，磁界ばく露の有無，年齢（中央p<0.01値に基づき 25 歳未満群・25 歳以上群に分類），ばく露順序との関連についてそれぞれ二元配置分散分析にて解析した．統計ソフトは SPSS statistics 25 を用いて，統計的有意差は p<0.05 とした．
3.

表 3 に磁界ばく露前後の重心動揺の変化について，ばく露順序との関連について解析した結果を示す．磁界ばく露の主効果，ばく露順序の主効果および交互作用いずれにおいても有意差は認められなかった．

結果

4.

表 1 と表 2 に，開眼条件および閉眼条件における，25歳未満群と 25 歳以上群ごとの磁界ばく露前後の重心動揺計測値と分散分析の結果を示す．磁界ばく露による主効果は，開眼条件の外周面積を除き，認められなかった．
一方，年齢による主効果は，開眼と閉眼条件ともに，ほぼ全ての条件（開眼条件の前後軌跡長，前後単位軌跡長を除く）で認められた．磁界ばく露と年齢の交互作用は認められなかった．図 3 には，代表例として，開眼条件における総軌跡長を示す．開眼条件における 25 歳以上群の総軌跡長は，25 歳未満群に比べて長かった．
（表 1）
．

考察

本研究で解析を行った重心動揺のパラメーターについて年齢による影響が観察されたが，重心動揺の制御においては加齢が影響を与えていることが知られている 8)．
一方で，幾つかの開眼時の重心動揺のパラメーター（総軌跡長，単位軌跡長，前後軌跡長，前後単位軌跡長，矩形面積，外周面積，左右最大振幅）において，年齢に関わらず実験前に比べて実験後にパラメーター値が上昇する傾向が示された．このため磁界ばく露の影響が考えられたが，統計解析において磁界ばく露の主効果は開眼条件の外周面積を除き認められなかったことから，実験前の測定から実験後の測定まで約 40 分経過したことによる疲労が影響を与えている可能性が考えられる．今回のばく露及び Sham ばく露中は被験者は静止しているものの椅子に背もたれがないため，単なる姿勢維持であっても疲労をもたらした可能性がある．
本研究のばく露条件では，開眼条件の外周面積においてのみ磁界ばく露の主効果が観察された．
しかしながら，ばく露前後の絶対値の差分は 25 歳未満群で 0.24 cm2，25 歳以上群で 0.36 cm2 であり，それぞれの群の標準偏差（25 歳未満群：0.58 cm2 又は 0.82 cm2，25 歳以上群：0.89 cm2 又は 1.33 cm2）より小さい．このため，統計的有意差は検出されたものの，実際にバランス機能に影響を与えると判断するには不十分であると考えられる．
なお，本研究では実験参加者ごとに 15 分程度の高磁界ばく露があるが，順序はランダム化されていたため半数程度は磁界ばく露から 15 分後，残りは磁界ばく露直後に測定を行っている．ばく露順序の主効果あるいは磁界ばく露との交互作用が検出されなかったことから，ば

図 2 ばく露磁界の測定．

－197－労働安全衛生総合研究所特別研究報告(2020)
労働安全衛生総合研究所特別研究報告 JNIOSH-SRR-NO.50
JNIOSH-SRR-No.47 (2017)

総軌跡長（cm）
単 位 軌 跡 長 （ cm/秒）
左右軌跡長（cm）
左右単位
軌跡長（cm/秒）
前後軌跡長（cm）
前後単位
軌跡長（cm/秒）
矩形面積（cm2）
外周面積（cm2）
左右最大振幅（cm）
前後最大振幅（cm）

総軌跡長（cm）
単 位 軌 跡 長 （ cm/秒）
左右軌跡長（cm）
左右単位
軌跡長（cm/秒）
前後軌跡長（cm）
前後単位
軌跡長（cm/秒）
矩形面積（cm2）
外周面積（cm2）
左右最大振幅（cm）
前後最大振幅（cm）

表 1 開眼条件における，磁界ばく露前・後の重心動揺計測値－年齢の影響．
主効果
磁界
25 歳未満群25 歳以上群
磁界ばく露
年齢
ばく露
（N=15）（N=12）
実験前
24.28±5.82
31.82±7.83
p=0.283
p=0.003
実験後
24.83±8.04
33.93±8.73
実験前
0.80±0.20
1.05±0.25
p=0.287p=0.003
実験後
0.83±0.27
1.13±0.29
実験前
14.93±3.82
20.20±6.31
p=0.601p=0.001
実験後
14.65±3.2121.81±6.46
実験前0.50±0.13
0.67±0.21
p=0.599
p=0.001
実験後
0.49±0.11
0.73±0.22
実験前
15.34±4.91
19.70±3.86
p=0.188p=0.063
実験後
16.51±8.74
21.25±5.24
実験前
0.51±0.16
0.66±0.13
p=0.186p=0.062
実験後
0.55±0.29
0.71±0.17
2.38±1.49
4.68±2.49
実験前
p=0.144p=0.007
実験後
3.13±2.31
5.15±3.28
実験前0.90±0.58
1.73±0.89
p=0.041p=0.005
実験後
1.14±0.82
2.09±1.33
実験前
1.48±0.54
2.07±0.60
p=0.511p=0.011
実験後
1.67±0.67
2.04±0.62
実験前
1.50±0.49
2.16±0.77
p=0.112p=0.004
実験後
1.68±0.64
2.35±0.67
表 2 閉眼条件における，磁界ばく露前・後の重心動揺計測値－年齢の影響．
主効果
磁界
25 歳未満群25 歳以上群
磁界ばく露
年齢
ばく露
（N=15）（N=12）
37.61±12.18
36.38±14.39
実験前
p=0.577p=0.00436.52±8.89
35.57±15.27
実験後
1.25±0.41
1.21±0.48
実験前
p=0.579
p=0.004
1.22±0.30
1.19±0.51
実験後
22.80±8.2222.69±9.90
実験前
p=0.473
p=0.001
22.07±5.47
21.87±9.80
実験後
0.76±0.27
0.76±0.33
実験前
p=0.497
p=0.0010.74±0.18
0.73±0.33
実験後
24.72±8.37
23.35±9.24
実験前
p=0.592
p=0.026
23.88±8.43
23.08±9.88
実験後
0.82±0.28
0.78±0.31
実験前
p=0.596p=0.0260.80±0.28
0.77±0.33
実験後
4.73±3.49
4.35±2.71
実験前
p=0.621p=0.0034.36±2.68
5.06±4.44
実験後
1.77±1.25
1.74±1.17
実験前
p=0.938p=0.005
1.61±0.90
1.92±1.79
実験後
2.06±0.81
1.93±0.72
実験前
p=0.705
p=0.003
1.94±0.64
2.00±0.70
実験後
2.07±0.69
2.08±0.62
実験前
p=0.329p=0.001
2.07±0.64
2.21±1.05
実験後交互作用
p=0.222p=0.227p=0.051p=0.050
p=0.676p=0.672
p=0.948p=0.446p=0.625p=0.955交互作用
p=0.989p=0.987p=0.831p=0.856
p=0.906
p=0.925p=0.453
p=0.499
p=0.705
p=0.159

表 3 開眼・閉眼条件における，磁界ばく露前・後の重心動揺計測値－ばく露順序の影響．
開眼

閉眼

主効果
総軌跡長（cm）
単位軌跡長（cm/秒）
左右軌跡長（cm）
左右単位軌跡長（cm/秒）
前後軌跡長（cm）
前後単位軌跡長（cm/秒）
矩形面積（cm2）
外周面積（cm2）
左右最大振幅（cm）
前後最大振幅（cm）

主効果

磁界ばく露

ばく露順序

交互作用

磁界ばく露

ばく露順序

交互作用

p=0.391p=0.393p=0.816
p=0.812p=0.218
p=0.218
p=0.130
p=0.053
p=0.475p=0.101p=0.415
p=0.413p=0.654p=0.652p=0.382p=0.387p=0.951p=0.901p=0.953
p=0.875

p=0.590p=0.606
p=0.695
p=0.704
p=0.709
p=0.663
p=0.692
p=0.922p=0.947p=0.881p=0.575
p=0.578
p=0.470p=0.491p=0.603p=0.610p=0.561
p=0.886p=0.837p=0.394

p=0.777p=0.774
p=0.883
p=0.877p=0.728p=0.733
p=0.934
p=0.804
p=0.918
p=0.914p=0.996p=1.000
p=0.799
p=0.793p=0.788p=0.779
p=0.161p=0.214p=0.211p=0.584－198－身体動揺を指標にした磁界ばく露の影響評価
身体動揺を指標にした磁界ばく露の影響評価

く露後の経過時間についてもバランス機能に影響を与え

2)

Kangarlu A and Robitaille PML, Biological Effects andHealth Implications in Magnetic Resonance Imaging.

るものでないと考えられる．

Concepts in Magnetic Resonance 2000; 12(5):321-359.

本研究では重心動揺により磁界ばく露の影響を検討したが，今後の展開として，より検出力高くバランス機能

3)

Magnetic Fields. Health Physics 2009; 96(4):504-514.の変化を検出するために身体各部位の動揺の計測が必要とされる．特に磁界ばく露中の身体動揺の測定は 7 T のICNIRP, Guidelines on Limits of Exposure to Static

4)

ICNIRP, Guidelines for Limiting Exposure to Electric5)-7)，臨床Fields Induced by Movement of the Human Body in a用で用いられている 3 T 装置での事例は本研究のみであStatic Magnetic Field and by Time Vayring Magneticる．先行研究では，一時的体調変化の発生に資すると考Fileds Below 1 Hz. Health Physics 2014; 106(3):418-

えられる動的静磁界ばく露のない静的磁界ばく露のみで425.

研究用 MRI 装置でのみ事例が限定されておりあっても静止立位の変化が報告されている

5)．このため

5)

Glover PM,Cavin I,Qian W, Bowtell R,Gowland PA.

本プロジェクトでは静磁界ばく露による生体影響評価をMagnetic-Field-Induced Vertigo: ATheoretical andより深めるため本実験とは独立してモーションキャプチ

Experimental Investigation. Bioelectromagnetics 2007;

ャによる磁界ばく露中の身体動揺の測定を試みており，

28:349-361.
6)

今後，本研究の結果と合わせ考察を行う予定である．

van Nierop L E, Slottje P, Kingma H, and Kromhout H.
MRI-Related Static Magnetic Stray Fields and5.

Postural Body Sway: A Double-Blind Randomized

結論

Crossover Study. Magnetic Resonance in Medicine

本研究では実際の MRI 検査業務と同等程度の高磁界環境での作業（約 15 分の静磁界ばく露と頭部回転動作

2013; 70:232–240.
7)

Theysohn JM, Kraff O, Eilers K, Andrade D, Gerwig

2 回を含む）において，ばく露前後の身体動揺の変化をM, Timmann D, Schmitt F, Ladd ME, Ladd SC, Bitz

重心動揺計にて計測した．その結果，約 1 T の環境で 15AK. Vestibular Effects of a 7 Tesla MRI Examination

分間の静磁界ばく露をともなう作業においては，重心動Compared to 1.5 T and 0 T in Healthy Volunteers.

揺の変化を生じさせるものではなかった．

PLoS One 2014; 9(3):e92104.
8)

参考文

Roman-Liu. Age-related changes in the range andvelocity of postural sway. Archives of Gerontology and献

Geriatrics 2018; 77:68–80.
1)

山口さち子，中井敏晴，今井信也，井澤修平，奥野勉．
MR 検査業務従事者の職業ばく露磁界の測定と作業内容との関連性．労働安全衛生総合研究所特別研究報告，
JNIOSH-SRR 2014; 44:47-54．

－199－