119　ポリゴン型詳細人体モデル

掲載日：2025年4月22日

原子力科学研究所　原子力基礎工学研究センター　放射線挙動解析研究グループ
研究主幹　佐藤 薫

専門は放射線被ばく線量評価、放射線影響・生理。原子力機構に入構後、放射線防護の信頼性向上を目指し、放射線被ばく線量評価に用いる人体モデルの開発・高度化に従事。現在、医療や原子力分野など、多様な被ばく条件の考慮が必要な線量評価に対して、開発した人体モデルを適用するための研究を進めている。

被ばく評価精緻化

日本人向け刷新

放射線の被ばく線量は体格、臓器の形状・材質（元素組成や密度）など特性を反映した人体モデルを利用して、シミュレーションで評価する。日本原子力研究開発機構では、従来よりも体内構造を精緻に再現した成人日本人の「ポリゴン型詳細人体モデル」を新たに開発、ソースコード管理サイト「ＧｉｔＨｕｂ ｗｅｂ」で無償公開した。放射線感受性が高い水晶体の幹細胞領域も被ばく線量を正確に評価できることから、医療や原子力分野での被ばく線量評価や放射線防護研究への活用が期待されている。

従来の被ばく線量評価は、ボクセルと呼ぶ直方体要素を組み合わせて臓器形状を再現した「ボクセル型人体モデル」を利用してきた。直方体のサイズが小さいほど形状を正確に表現できるが、内部も同一の直方体で埋めて作る。このため、数㌢の臓器内部に１㍉未満の幹細胞領域を再現しようとすると、人体モデルのデータ量は膨大になり、シミュレーション計算コード上での取り扱いも困難になる。

さらに、国際放射線防護委員会（ＩＣＲＰ）が水晶体や皮膚組織の中でも放射線感受性が高い幹細胞領域について、線量評価の必要性を提言。しかし、ボクセル型には幹細胞領域の表現がなかった。

細胞領域を再現

そこで、われわれはアニメーション制作などで使われる３次元コンピュータグラフィックス技術の一つ、ポリゴン技術に着目。物体の表面形状を容易に再現・変形することが可能な「ポリゴン型詳細人体モデル」を開発した。水晶体の組織内にミクロサイズで複雑な幹細胞領域の構造を精緻に定義できただけでなく、計算コード上での取り扱い容易化に成功した。

被ばく影響は臓器や組織ごとに異なる。そのため人体モデルは男性型のＪＰＭ、女性型のＪＰＦを用意し、標準成人日本人の体格と臓器質量を反映。これで様々な被ばく状況下の臓器別線量などを、体格特性を考慮した上で正確に評価できるようになった。

個人差に対応

現在は、人体モデルの姿勢や体格を変化させる変形技術の開発を進めている。今後、この変形技術を人体モデルに融合すれば、個々人の状態に合わせた被ばく線量評価技術が確立できる。たとえば、放射線治療の現場で患者や施術者それぞれの姿勢や体格を踏まえつつ、効果的な治療計画の下、線量管理を行える。こうした人体モデル開発を通じ、被ばく防護の最適化に貢献していきたい。