中性子照射からの骨格組織への吸収用量を計算するための応答機能

成人の人間の骨格のスポンジオサは、3つの組織活性骨髄（AM）、非アクティブ骨髄（IM）、および骨折したミネラル骨（TB）で構成されています。AMは、長期白血病リスクと放射線曝露後の急性骨髄毒性の両方を評価するための標的組織であると考えられています。骨表面の最初の50 µm内にあるすべての組織として定義される総浅い骨髄（TM（50））は、放射性骨がん誘導の関連性の放射線標的組織であると考えられています。身体の外部の源による照射のために、均質投与量の計算は、均質投与量のスポンジオサを使用した計算ファントムを使用して直接用量計算が不可能であるため、これらの組織の両方への吸収用量の代理としてケルマが使用されています。40歳の男性死体の最近のマイクロCTイメージングにより、成人の骨格の多くの地域でスポンジオサの微細な顕微鏡構造の正確なモデリングが可能になりました（Hough et al 2011Phys。Med。Biol。562309-46）。この微細構造は、関連する質量および組織組成とともに、軸方向および虫垂骨部位に由来する陽子の特定の吸収率（SAF）値を計算するために使用されました（Jokisch et al 2011Phys。Med。Biol。566857-72）。これらのプロトンSAF、骨量、組織組成、およびプロトン産生断面は、その後、参照成人男性の各骨のAMとTM（50）の両方のターゲットの中性子用量反応関数（DRF）を構築するために使用されました。他の結果として帯電した粒子については、ケルマ条件が想定されていました。比較のために、AM、TM（50）、およびSpongiosa Kerma係数も計算されました。低入射中性​​子エネルギーでは、中性子のAM Ke​​rma係数はAM DRFの値とよく相関しますが、総骨髄（TM）Kerma係数はTM（50）DRFの値とよく相関しています。高い入射中性子エネルギーでは、すべてのKerma係数とDRFが骨部位全体に帯電した粒子の平衡が確立されるため、収束する傾向があります。10 eVから100 MEVの範囲では、Kerma係数とDRFの間で大きな違いが観察されます。その結果、AM Ke​​rma係数を使用してAM DRFを推定すること、TM Kerma係数を使用してTM（50）DRFを10 eV未満の推定することをお勧めします。10 eVから100 MEVの間に、この研究で提示されているように適切なDRFを使用する必要があります。100 MEVを超えるSpongiosa Kerma係数は、骨格組織用量の推定に適しています。エネルギーの関数としての各骨部位のDRF値は、http：//stacks.iop.org/0031-9155/56/6873/mmediaで入手可能なこの記事の電子附属書に記載されています。

Spongiosa in the adult human skeleton consists of three tissues-active marrow (AM), inactive marrow (IM) and trabecularized mineral bone (TB). AM is considered to be the target tissue for assessment of both long-term leukemia risk and acute marrow toxicity following radiation exposure. The total shallow marrow (TM(50)), defined as all tissues lying within the first 50 µm of the bone surfaces, is considered to be the radiation target tissue of relevance for radiogenic bone cancer induction. For irradiation by sources external to the body, kerma to homogeneous spongiosa has been used as a surrogate for absorbed dose to both of these tissues, as direct dose calculations are not possible using computational phantoms with homogenized spongiosa. Recent micro-CT imaging of a 40 year old male cadaver has allowed for the accurate modeling of the fine microscopic structure of spongiosa in many regions of the adult skeleton (Hough et al 2011 Phys. Med. Biol. 56 2309-46). This microstructure, along with associated masses and tissue compositions, was used to compute specific absorbed fraction (SAF) values for protons originating in axial and appendicular bone sites (Jokisch et al 2011 Phys. Med. Biol. 56 6857-72). These proton SAFs, bone masses, tissue compositions and proton production cross sections, were subsequently used to construct neutron dose-response functions (DRFs) for both AM and TM(50) targets in each bone of the reference adult male. Kerma conditions were assumed for other resultant charged particles. For comparison, AM, TM(50) and spongiosa kerma coefficients were also calculated. At low incident neutron energies, AM kerma coefficients for neutrons correlate well with values of the AM DRF, while total marrow (TM) kerma coefficients correlate well with values of the TM(50) DRF. At high incident neutron energies, all kerma coefficients and DRFs tend to converge as charged-particle equilibrium is established across the bone site. In the range of 10 eV to 100 MeV, substantial differences are observed among the kerma coefficients and DRF. As a result, it is recommended that the AM kerma coefficient be used to estimate the AM DRF, and that the TM kerma coefficient be used to estimate the TM(50) DRF below 10 eV. Between 10 eV and 100 MeV, the appropriate DRF should be used as presented in this study. Above 100 MeV, spongiosa kerma coefficients apply well for estimating skeletal tissue doses. DRF values for each bone site as a function of energy are provided in an electronic annex to this article available at http://stacks.iop.org/0031-9155/56/6873/mmedia.