JP5839280B2 - 3次元線量評価マッピングシステム及びその方法 - Google Patents
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Description
そして、ある地域において、この線量を測定することにより、その地域での人体に対する放射線の線量当量(単位:シーベルト)を測定した線量から算出することができる。
この線量当量による放射線の人体の各組織及び臓器毎に受ける影響が知られており、国が決めた基準を超える線量当量となる場合、その線量の地域への立ち入りが制限されることになる。
この場合、表計算ソフトで用いることができる形式のデータファイルを用意して、データファイルから線量データを読み込み、線量分布を作成している。このとき、作業者がデータファイルにおいて地図の位置と線量データを特定した位置との対応付けを、地図データにおける縮尺を含めて行う必要がある。
また、上述した問題を解決するため、構造物の地点毎の線量をマッピングする放射線線量率マップ作成装置が開示されている(例えば、特許文献1)。
また、線源分布を求めて、線量の推定は行われているが、この推定は距離による放射線の減衰補正が主体となっており、除染を行った地域周辺の3次元的な地形を考慮しているわけではない。
このため、実際の地形に即した線源分布による周辺の寄与が不明であり、正確な除染の効果を推定することができない。
本実施形態による3次元線量評価マッピングシステムは、3次元線量評価マッピングシステム1と、線量測定装置2_1から2_nと、データ収集装置3とを備えている。
線量測定装置2_1から2_nの各々は、それぞれの配置した位置における、放射線の線量率、緯度経度及び高度を含む線量データを測定する。
データ収集装置3は、予め設定された周期により、各地点に配置されている線量測定装置2_1から2_nの各々より3次元位置線量データ(後述)を収集し、収集した3次元位置線量データに対して、この3次元位置線量データを識別する測定識別情報、例えば読み込んだ順番を付加し、3次元線量評価マッピングシステム1へ送信する。
3次元線量評価マッピングシステム1は、データ収集装置3を介して供給される、外部装置である線量測定装置2_1〜2_nの3次元位置線量データを基に、地図画像を所定の分解率によって、複数のメッシュ上の領域に分割し、このメッシュ状の領域における線源の放射能を推定し、この線源の除染の程度に応じて、各メッシュにおける除染後の線量率を推定する。
線量率測定器21は、自身の配置されている地点の線量率を測定し、この線量率と、測定した測定日時と、この線量率の測定に要した時間の長さを示す測定時間と、自身の識別情報である測定器識別情報とともに、線量率データとして出力する。
GPS・高度測定器22は、自身の配置されている緯度経度と高度とを測定し、緯度経度及び高度を含む3次元位置情報とし、この3次元位置情報と上記線量率データとを合わせて3次元位置線量率データとして、3次元線量評価マッピングシステム1へ出力する。
次に、図2は、データベース管理サーバ11が記憶する線量率テーブルの構成を示す図である。この図2において、線量率テーブルは、測定識別情報と、測定日時と、3次元位置情報と、線量率と、測定時間と、測定器識別情報とから構成されている。
図1に戻り、データベース管理サーバ11は、データ収集装置3から供給される3次元位置線量率データを、測定識別情報毎に、測定線量率データベース13における線量率テーブルに順次書き込んで記憶させる。
そして、除染処理推定サーバ12は、この地図画像のメッシュ状の領域の各々に対して、それぞれが平面視で重なるメッシュからなるメッシュ画像を生成する。
また、除染処理推定サーバ12は、この地図画像における緯度軽度範囲に重なるメッシュ画像(半透明状態としたフィルタ画像とする、色が付与されても半透明状態となる)に対し、このメッシュの位置に含まれる緯度経度に対応する線量率データを、3次元位置情報における緯度経度により測定線量率データベース13から読み出す。
また、除染処理推定サーバ12は、メッシュ画像における、対応する3次元位置情報のないメッシュの位置の線量率を、メッシュを識別するメッシュ識別情報と、このメッシュ識別情報の示すメッシュの緯度経度範囲とを付加した線量率要求情報を、データベース管理サーバ11に対して送信する。
また、データベース管理サーバ11は、メッシュの位置に含まれる緯度経度に対応する線量率データを、3次元位置情報における緯度経度により、測定線量率データベース13の線量率テーブルから読み出す。
また、データベース管理サーバ11は、メッシュの緯度経度範囲に含まれる緯度経度に対応する線量率データを、3次元位置情報における緯度経度により、公開線量率データベース14から読み出す。
そして、データベース管理サーバ11は、読み出したメッシュ毎の線量率データを、読み出したメッシュを示すメッシュ識別情報及びメッシュの緯度経度範囲と対応付けて、統合線量率データベース15の統合線量率テーブルに書き込んで記憶させる。
そして、除染処理推定サーバ12は、線量率に応じて各メッシュに対して色を付与して、表示部17に表示された地図画像の緯度経度と、それぞれの緯度経度範囲を対応させ、メッシュ画像を、この地図画像に重ねて表示する。
ここで、除染処理推定サーバ12は、各メッシュに対して、それぞれ放射性物質の堆積による単位放射線源を仮定する。そして、除染処理推定サーバ12は、線量率を測定した場の分布に最も近い放射線源の放射能を逐次近似的に探索していく。この結果、除染処理推定サーバ12は、統合線量率データベース15の統合線量率テーブルにおけるメッシュ毎の線量率と予め設定された誤差範囲、例えば±10%以内の誤差率において近似する線量率の分布が得られた放射能分布を、推定放射能分布として出力する。
図1に戻り、除染処理推定サーバ12は、逆推定アルゴリズムの計算で得られた放射能分布による各メッシュの放射能を、それぞれ対応するメッシュのメッシュ識別情報に対応付けて、3次元位置情報と、寄与率とともに、放射線源データベース16の放射線源テーブルに書き込んで記憶させる。
すなわち、除染処理推定サーバ12は、除染した放射線分布を放射線源とし、土地の高度、周囲の建物の分布、山、あるいは丘陵の位置などを考慮した3次元空間における放射線輸送により、各メッシュにおける線量率を推定する計算を行う。ここで、除染処理推定サーバ12は、各メッシュの放射能と、放射線源に対する除染率とにより、モンテカルロ法(MCNP:Monte Carlo Transport for N Particle)を用いた3次元の放射線輸送計算コード (輸送計算プログラム)により、各メッシュの線量率を算出し、算出した結果を除染後の推定線量率として出力する。
そして、除染処理推定サーバ12は、それぞれ色分けされたメッシュからなるメッシュ画像を、表示部17に表示されている表示画像に重ねて表示する。
これにより、本実施形態によれば、操作者が除染率を入力することにより、この除染率に対応して変化する、地図画像における各メッシュ単位の地域の推定線量率を、容易にビジュアル的に得ることができる。
データベース管理サーバ11は、データ収集装置3を介して、線量測定装置2_1〜2_nの各々から、それぞれが配置されている位置の3次元位置線量率データが供給される。
次に、データベース管理サーバ11は、供給された3次元位置線量率データに対し、それぞれ測定識別情報を付与し、この測定識別情報毎に対応付けて、3次元位置線量率データを、測定線量率データベース13の線量率テーブルに書き込んで記憶させる。
そして、操作者が、線量率の分布を表示させる表示エリアを、表示部17に表示されている地図画像において選択し、線量率の分布マップを表示する処理を図示しない入力手段により入力する。
次に、除染処理推定サーバ12は、選択された範囲を新たな地図画像として表示し、予め設定された緯度経度範囲にて、正方形のメッシュ状に分割する。
そして、除染処理推定サーバ12は、この地図画像の正方形のメッシュ状に対し、平面視で重なるメッシュから構成されるメッシュ画像を生成する。このメッシュ画像におけるメッシュの各々は、それぞれ平面視で重なる地図画像におけるメッシュ状の範囲と同一の緯度経度の範囲情報を有している。
次に、除染処理推定サーバ12は、メッシュの緯度経度により、測定線量率データベース13の線量率テーブルから、それぞれのメッシュと重なる地図画像上のメッシュ状の領域に含まれた3次元情報に対応する線量率を読み出し、その線量率を地図画像上のメッシュ状の領域における線量率データとする。
そして、除染処理推定サーバ12は、統合線量率データベース15の統合線量率テーブルにメッシュのメッシュ識別情報に対応させ、書き込んで記憶させる。
次に、除染処理推定サーバ12は、統合線量率データベース15の統合線量率テーブルにおいて、線量率データが付与されていないメッシュ識別情報を検索し、このメッシュ識別情報と、このメッシュ識別情報に対応するメッシュの緯度経度範囲とを含む線量率要求情報を、データベース管理サーバ11に対して送信する。
これにより、データベース管理サーバ11は、対応する緯度経度範囲の線量率データを、インターネットの専用サイトから読み込み、公開線量率データベース14に対し、対応する緯度経度範囲のメッシュ識別情報と、この緯度経度範囲の線量率データとを組にして書き込んで記憶させる。
すなわち、上述した公開されている線量率により、除染処理推定サーバ12は、線量率データが測定されないメッシュに対して、線量率データの内挿(補間)の処理を行う。
次に、除染処理推定サーバ12は、各メッシュに対して、それぞれの線量率が含まれる数値の数値範囲に対応した色を付与し、この色を付与したメッシュからなるメッシュ画像を、表示部17に表示されている図9に示すように、地図画像に対して重ねて表示する。
これにより、操作者は、表示部17に表示される図9の画像により、選択した表示エリア(現在、表示部17に表示されている地図画像の領域)における各メッシュ状の領域の現在の線量率をビジュアル的に観察することができる。
次に、除染処理推定サーバ12は、SPM法による推定アルゴリズムにより、メッシュの線量率に対応した、このメッシュと重なる地図画像のメッシュ状の領域における放射線源の放射能を順次算出する。
次に、除染処理推定サーバ12は、放射線源データベース16の放射線源テーブルにおける、表示エリアに対応したメッシュ画像の全てのメッシュに放射能が書き込まれているか否かの判定を行う。
そして、除染処理推定サーバ12は、メッシュ画像の全てのメッシュに放射能が放射線源テーブルに書き込まれている場合、メッシュ画像の全てのメッシュにおける放射能の算出が終了していると判定し、処理をステップS8へ進める。
一方、除染処理推定サーバ12は、メッシュ画像のメッシュにおいて放射能が放射線源テーブルに書き込まれていないメッシュが存在する場合、メッシュ画像の全てのメッシュにおける放射能の算出が終了していないと判定し、処理をステップS6へ進め、放射能の算出がされていないメッシュを選択し、このメッシュの放射能を算出する処理を行わせる。
次に、除染処理推定サーバ12は、放射線源データベース16の放射線源テーブルから、各メッシュの放射能を読み出す。
そして、除染処理推定サーバ12は、メッシュ画像の各メッシュの放射能が自身及び周辺の他のメッシュにおける線量率の放射線の線量に寄与する寄与率を、緯度経度に高度を加えた3次元における放射線輸送計算を行って算出する。
また、除染処理推定サーバ12は、算出した各メッシュの寄与率を、メッシュ識別情報に対応させ、放射線源データベース16における放射線源テーブルに書き込み記憶させる。
次に、操作者が表示部17に表示されている表示エリアのなかから、除染を行おうとする地図画像上のメッシュ状の領域を、マウスなどによりクリックすることにより、除染エリアとして選択する。
これにより、除染処理推定サーバ12は、表示部17において選択された地図画像上のメッシュ状の領域の緯度経度を含む緯度経度範囲のメッシュ画像のメッシュを、放射線源データベース16から検索する。
そして、除染処理推定サーバ12は、表示部17において、選択した地図画像のメッシュ状の領域に対応するメッシュ画像のメッシュの枠を、メッシュ画像の他の枠に対して太く表示する。
また、除染処理推定サーバ12は、選択した地図画像上のメッシュ状の領域の除染後の除染率の入力欄を、表示部17に対して表示する。
次に、操作者が表示部17に表示された入力欄に対して、除染率をキーボード等により入力する。
これにより、除染処理推定サーバ12は、入力欄に入力された除染率を読み込み、自身の内部記憶部に除染率が設定されたメッシュのメッシュ識別情報とともに書き込んで、除染率設定テーブルとして記憶させる。
次に、除染処理推定サーバ12は、メッシュ画像の全てのメッシュの放射能を、メッシュのメッシュ識別情報とともに、放射線源データベース16の放射線源テーブルから読み込み、自身の内部記憶部に対して書き込んで記憶させる。
そして、除染処理推定サーバ12は、読み出したメッシュから除染率の設定されたメッシュを、除染率設定テーブルからメッシュ識別情報により抽出し、この抽出された除染率の設定されたメッシュの放射能の寄与率に対して、メッシュに設定された除染率を乗算し、除染後の推定寄与率を算出する。ここで、除染処理推定サーバ12は、除染率設定テーブルにおいて、推定寄与率の算出が終了したメッシュのメッシュ識別情報に対しフラグを設定する。
次に、除染処理推定サーバ12は、自身の内部記憶部の除染率設定テーブルにおいて、フラグが設定されていないメッシュ識別情報の有無の判定を行う。
そして、除染処理推定サーバ12は、内部記憶部の除染率設定テーブルの全てのメッシュ識別情報に対してフラグが設定されている場合、除染率が設定されたメッシュの推定寄与率の算出が終了していると判定し、処理をステップS14へ進める。
一方、除染処理推定サーバ12は、内部記憶部の除染率設定テーブルのメッシュ識別情報にフラグが設定されていないメッシュ識別情報が存在する場合、除染率が設定されたメッシュの推定寄与率の算出が終了していない判定し、処理をステップS14へ進め、フラグが設定されていなメッシュを選択し、このメッシュの推定寄与率の算出処理を行わせる。
次に、除染処理推定サーバ12は、各メッシュの放射能と、各メッシュの寄与率(除染されない領域のメッシュに対して寄与率、一方、除染された領域のメッシュに対して推定寄与率)とを用い、地図画像上の各メッシュ状の領域における線量率を算出する。
次に、除染処理推定サーバ12は、除染後の線量率を算出することで推定した後、この推定した地図画像上のメッシュ状の領域の線量率が含まれる数値の数値範囲に対応した色を、このメッシュ状の領域に重なるメッシュに付与し、この色を付与したメッシュからなるメッシュ画像を、表示部17に表示されている地図画像に対して重ねて表示する。このときの、色と数値範囲との関係は、ステップS5における表示処理の際の図9のメッシュ画像と同様である。
これにより、操作者は、選択した表示エリア(現在、表示部17に表示されている地図画像の領域)における各メッシュ状の領域の除染後の線量率をビジュアル的に観察することができる。
この比較処理が指示されると、除染処理推定サーバ12は、除染前の線量率に対応した色分布(メッシュの色分布)のメッシュ画像が重ねられた地図画像と、除染後の線量率に対応した色分布のメッシュ画像が重ねられた地図画像との各々を、表示部17の画面における左右領域に列べて表示する。
これにより、操作者は、選択した表示エリア(現在、表示部17に表示されている地図画像の領域)における除染前の線量率の分布と、除染後の線量率の分布とをビジュアル的に比較することができ、除染処理の効果を明確に把握することができる。
また、操作者が公開線量率データベース14に記憶されている3次元位置の線量率のデータの測定位置の表示処理を、3次元線量評価マッピングシステム1に対して指示する制御を行った場合、データベース管理サーバ11は、操作者の指定した地図画像における緯度経度範囲内の3次元位置の線量率のデータの測定位置を、表示部17に対して図8に示すように表示する。
また、本実施形態においては、メッシュの形状を正方形として説明したが、正方形に限らず直方形で構成するようにしても良い。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
2_1,2_n…線量率測定装置
3…データ収集装置
11…データベース管理サーバ
12…除染処理推定サーバ
13…測定線量率データベース
14…公開線量率データベース
15…統合線量率データベース
16…放射線源データベース
17…表示部
21…線量率測定器
22…GPS・高度測定器
Claims (4)
- 地図画像を複数のメッシュ状の領域に分解し、当該領域各々の緯度経度及び高度からなる3次元位置情報の示す位置の線量率から、前記領域各々における線量率の放射線を放射する放射線源の放射能を算出し、算出した放射能から周辺の他の領域における線量率への3次元空間における寄与率を算出し、前記放射能、前記寄与率及び外部から供給される除染率により、当該除染率による除染後の前記領域毎の線量率を求める除染処理推定サーバと、
線量率測定器から供給される、当該線量率測定器の配置されている前記3次元位置情報の示す位置の前記線量率を、当該3次元位置情報に対応させて測定線量率データベースに書き込んで記憶させるデータベース管理サーバと
を備え、
前記除染処理推定サーバが、
前記測定線量率データベースの前記線量率の3次元位置情報における緯度経度が含まれる緯度経度範囲の前記領域の線量率として、当該領域の前記放射線源の放射能を算出し、前記地図画像の前記領域に対応する線量率が前記測定線量率データベースに記憶されていない場合、前記データベース管理サーバに対し、前記測定線量率データベースに記憶されていない前記領域の前記線量率を要求する線量率要求情報を出力し、
前記データベース管理サーバが、
インターネットにおける線量率を公開する専用サイトから、前記線量率要求情報の供給する緯度経度範囲における線量率を読み込み、公開線量率データベースに対し、緯度経度範囲に対応して書き込んで記憶させる
ことを特徴とする3次元線量評価マッピングシステム。 - 前記除染処理推定サーバが、
前記測定線量率データベースと前記公開線量率データベースとから、前記地図画像における前記領域の線量率を読み出し、前記除染率が設定された領域の前記放射能の他の領域に対する寄与率である推定寄与率を求め、当該推定寄与率及び前記放射能により、前記地図画像における前記領域各々の除染後の線量率を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の3次元線量評価マッピングシステム。 - 前記除染処理推定サーバが、
前記メッシュ状の前記領域に平面視で重なるメッシュからなる半透明のメッシュ画像を生成し、前記線量率の数値範囲毎に異なる色を前記メッシュに付与し、前記地図画像に対してこのメッシュ画像を重ねて表示部に表示させる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の3次元線量評価マッピングシステム。 - 地図画像を複数のメッシュ状の領域に分解する過程と、
当該領域各々の緯度経度及び高度からなる3次元位置情報の示す位置の線量率から、前記領域各々における線量率の放射線を放射する放射線源の放射能を算出する過程と、
算出した放射能から周辺の他の領域における線量率への3次元空間における寄与率を算出する過程と、
前記放射能、前記寄与率及び外部から供給される除染率により、当該除染率による除染後の前記領域毎の線量率を求める過程と、
線量率測定器から供給される、当該線量率測定器の配置されている前記3次元位置情報の示す位置の前記線量率を、当該3次元位置情報に対応させて測定線量率データベースに書き込んで記憶させる過程と、
前記測定線量率データベースの前記線量率の3次元位置情報における緯度経度が含まれる緯度経度範囲の前記領域の線量率として、当該領域の前記放射線源の放射能を算出する過程と、
前記地図画像の前記領域に対応する線量率が前記測定線量率データベースに記憶されていない場合、前記測定線量率データベースに記憶されていない前記領域の前記線量率を要求する線量率要求情報を出力する過程と、
インターネットにおける線量率を公開する専用サイトから、前記線量率要求情報の供給する緯度経度範囲における線量率を読み込み、公開線量率データベースに対し、緯度経度範囲に対応して書き込んで記憶させる過程と
を含むことを特徴とする3次元線量評価マッピング方法。
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